天文學家尋找宇宙神秘星際分子：揭示宇宙多樣

天文學家尋找宇宙神秘星際分子：揭示宇宙多樣

據國外媒體報道，在無比廣闊而又空曠的星際空間，存在著無數不易被察覺的小分子。這些分子來自古老恆星的融合過程，並在恆星爆炸時被拋入太空，成為宇宙中碳、氫、硅和其他原子的來源。科學家估計，宇宙中的碳大約有20%是以各種形式的星際分子存在的。

許多天文學家還推測，這些星際分子也是地球上觀測到的一種名為「瀰漫星際譜帶」(diffuse interstellar bands)現象的成因。光譜證據顯示，某些特定的光線在到達地球之前，會被宇宙中的物質吸收。然而，我們並不知道這些神秘星際分子的確切化學組成和原子排列，因而還無法判定是否就是它們導致了瀰漫星際譜帶。

在本周的《化學物理學報》(The Journal of Chemical Physics)雜誌上，來自哈佛-史密松天體物理中心的科學家提出了一個新的可能解釋：這些神秘分子可能是帶有硅的碳氫化合物，如SiC3H、SiC4H和SiC5H。他們還提供了支持這一假說的數據和理論。研究者在論文中指出，以往提出的許多有關瀰漫星際譜帶來源的可能性，至今都還沒有決定性的證據。

天文學家早已知道含碳原子的星際分子存在，而且根據其特性，它們能吸收來自恆星和其他發光體的光線。科學家因此提出了一些星際分子的類型，作為瀰漫星際譜帶的來源。所謂瀰漫星際譜帶，是指在地球上拍攝的彩色光譜圖中，會出現數百條暗吸收線。這些缺失的顏色反映了某些特定波長的光子在穿越浩瀚宇宙，到達地球的途中被吸收了。不僅如此，這些光子的波長還可以提供有關星際分子電子結構的確切信息。

根據這一設想，科學家理論上可以利用光譜學鑒別出這些星際分子，即在實驗室中找出可以產生相同吸收「指紋」的分子。不過，經過數十年的努力，導致瀰漫星際譜帶形成的分子依然是一個謎。還沒有人能夠在實驗室中複製出與之相同的吸收光譜。

「沒有一個人能成功地鑒別出某個特定的分子，」前哈佛-史密松天體物理中心博士後、論文合著者尼爾·賴利(Neil Reily)說道。邁克爾·麥卡錫(Michael McCarthy)是哈佛-史密松天體物理中心的高級科學家，也是本研究的負責人，他和賴利等人在論文中提出了一組不同尋常的分子——硅末端的碳鏈自由基——作為瀰漫星際譜帶的可能來源。

研究團隊首先利用流體冷卻的硅烷乙炔放電方法，在實驗室中創建了含硅的碳鏈，包括SiC3H、SiC4H和SiC5H。然後，他們分析了這些分子的光譜，並進行了理論計算，預測出可能與瀰漫星際譜帶吻合的長鏈分子。

不過，麥卡錫指出，目前的工作還不能揭示瀰漫星際譜帶的確切來源。要證明這些大型的硅末端碳氫分子就是科學家要尋找的目標，還需要在實驗室中對它們的電子躍遷進行更多的觀察，而這些可能才與天文學觀測直接相關。

無論如何，這項研究提供了一種尋找瀰漫星際譜帶成因的可能，並揭示了宇宙中豐富的分子多樣性。「星際介質是一個非常奇妙的環境，」麥卡錫說，「許多在那裡十分豐富的東西，在地球上卻完全不為人知。」

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