無(wú)人機(jī)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(lái)還會(huì)有多少恒星被點(diǎn)亮?科學(xué)家計(jì)劃利用世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)尋找“新太陽(yáng)的誕生地”，更深刻地認(rèn)識(shí)恒星乃至生命組分如何形成等問(wèn)題。

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

國(guó)家天文臺(tái)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(diǎn)亮新的恒星。

“科學(xué)家通常說(shuō)我們都是星塵，實(shí)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(guò)超新星爆發(fā)把物質(zhì)拋射出來(lái)：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(guò)程，而這關(guān)鍵一步是在宇宙塵埃的表面發(fā)生的。”李菂說(shuō)。

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(cè)到。

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

“這片云團(tuán)的年齡是600萬(wàn)年，還是一個(gè)‘嬰兒’，未來(lái)會(huì)有新的‘太陽(yáng)’在其中被點(diǎn)亮。盡管人類之前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)以萬(wàn)計(jì)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(shuō)。

滿天繁星下的FAST。新華社記者劉續(xù)攝

以前科學(xué)家對(duì)于暗云中的氫原子需要多少時(shí)間變?yōu)闅浞肿邮遣磺宄摹８鶕?jù)經(jīng)典的模型，一團(tuán)分子暗云中生成一個(gè)“太陽(yáng)”需要大約1000萬(wàn)年，但也有快速恒星形成模型認(rèn)為只需百萬(wàn)年。“我們這次的測(cè)量比較支持經(jīng)典模型。”李菂說(shuō)。

這一成果讓李菂對(duì)于未來(lái)利用FAST尋找“新太陽(yáng)”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(shì)，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(zhǔn)備與紫金山天文臺(tái)銀河畫(huà)卷觀測(cè)項(xiàng)目結(jié)合，系統(tǒng)捕捉誕生中的暗云，研究銀河系未來(lái)還能生成多少個(gè)‘太陽(yáng)’。”李菂說(shuō)。

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(gè)面積相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)的望遠(yuǎn)鏡，就像一只龐大而靈敏的耳朵，將傾聽(tīng)來(lái)自遙遠(yuǎn)星塵最微弱的“呢喃”，洞察隱藏在宇宙深處的秘密。

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

他說(shuō)，宇宙中生成了氫分子后才有復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程，形成復(fù)雜的大分子。現(xiàn)在看來(lái)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(lái)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(cè)也將是FAST的研究課題之一。

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