無人機拍攝的FAST。新華社記者歐東衢攝

科學(xué)家估算銀河系中有數(shù)千億顆恒星，未來還會有多少恒星被點亮?科學(xué)家計劃利用世界最大單口徑射電望遠鏡(FAST)尋找“新太陽的誕生地”，更深刻地認識恒星乃至生命組分如何形成等問題。

最近，中國科學(xué)院國家天文臺星際介質(zhì)演化及恒星形成團組博士生左沛與其導(dǎo)師李菂利用3臺國外的望遠鏡，在國際上首次觀測到正在誕生的星際分子暗云。這一成果發(fā)表于美國《天體物理》雜志，并被《自然》雜志選為研究亮點予以介紹。

國家天文臺研究員、FAST首席科學(xué)家李菂介紹，氫是宇宙中豐度最高的元素，也是恒星形成的主要原料。宇宙中氫主要是以氫原子的形式存在，而只有氫原子成為氫分子后，才能促成引力塌縮以及核反應(yīng)，從而點亮新的恒星。

“科學(xué)家通常說我們都是星塵，實際上有兩層含義：一層是構(gòu)成我們生命的元素都是在恒星內(nèi)部合成的，經(jīng)過超新星爆發(fā)把物質(zhì)拋射出來：另一層含義是，要形成恒星以及生命所需的復(fù)雜大分子，首先都要經(jīng)歷氫原子變氫分子的過程，而這關(guān)鍵一步是在宇宙塵埃的表面發(fā)生的。”李菂說。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，星際間存在富含原子、分子氣體及宇宙塵埃的黑暗區(qū)域，被稱為星際暗云，這里是新恒星、新行星甚至可能的太空生命的誕生地。然而星際暗云擁有銀河系內(nèi)最低的溫度，約為零下263攝氏度。這種溫度下氫分子很難被直接探測到。

中國天文學(xué)家首創(chuàng)了一種名為“中性氫窄線自吸收”的觀測方法，利用美國的Arecibo300米射電望遠鏡、FCRAO望遠鏡及歐洲的Herschel空間紅外望遠鏡，首次觀測到了一團中心已經(jīng)是氫分子絕對主導(dǎo)，但“外殼”富含氫原子，正在形成過程中的星際暗云B227。

“這片云團的年齡是600萬年，還是一個‘嬰兒’，未來會有新的‘太陽’在其中被點亮。盡管人類之前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)以萬計的星際暗云，這是第一次捕捉到分子暗云正在誕生的樣子。”李菂說。

滿天繁星下的FAST。新華社記者劉續(xù)攝

以前科學(xué)家對于暗云中的氫原子需要多少時間變?yōu)闅浞肿邮遣磺宄摹８鶕?jù)經(jīng)典的模型，一團分子暗云中生成一個“太陽”需要大約1000萬年，但也有快速恒星形成模型認為只需百萬年。“我們這次的測量比較支持經(jīng)典模型。”李菂說。

這一成果讓李菂對于未來利用FAST尋找“新太陽”的誕生地充滿信心。

“FAST在靈敏度和天區(qū)覆蓋上的綜合優(yōu)勢，使得我們可以大量研究銀河系以及近鄰的仙女星系中的分子云。我們還準備與紫金山天文臺銀河畫卷觀測項目結(jié)合，系統(tǒng)捕捉誕生中的暗云，研究銀河系未來還能生成多少個‘太陽’。”李菂說。

架設(shè)在貴州黔南州平塘縣巨大天坑中的FAST于2016年9月竣工，經(jīng)歷了3年的調(diào)試期，今年9月將正式投入使用。這個面積相當于30個足球場的望遠鏡，就像一只龐大而靈敏的耳朵，將傾聽來自遙遠星塵最微弱的“呢喃”，洞察隱藏在宇宙深處的秘密。

李菂說，F(xiàn)AST在調(diào)試期的表現(xiàn)令人超乎想象的滿意。

他說，宇宙中生成了氫分子后才有復(fù)雜的化學(xué)過程，形成復(fù)雜的大分子。現(xiàn)在看來生命的組分氨基酸在天體化學(xué)的條件下是很容易形成的，未來幾年很有可能在太空找到氨基酸分子。與太空生命起源相關(guān)的分子觀測也將是FAST的研究課題之一。

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