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          天文學家在太空中發現碳化硅

          時間:2021-06-22 07:52:11 來源:

          碳星RW Leo的深層光學圖像,顯示了其周圍信封的痕跡。

          經過數十年的猜測和搜索,天文學家已經發現了太空中重要的成塵分子Si-C-Si(碳化二硅)。

          恒星之間的空間不是空的-它包含大量的彌散物質,占我們銀河系總質量的5-10%。大部分材料是氣體,但是這種物質的大約1%(在天文術語中很多)采取微小的塵埃顆粒形式,這些塵埃顆粒主要由硅酸鹽(沙子也是硅酸鹽)制成,盡管顆粒也可以由碳和其他物質組成。元素。塵粒包含宇宙中許多重要元素的大部分,例如硅,碳和鐵。他們還扮演著至關重要的角色。它們對星際介質中發生的化學反應至關重要,因為氣體分子的表面可以與其他分子發生反應。它們吸收紫外線和光學光,以紅外線的形式重新釋放能量,因此它們都限制了天文學家可以看到的東西,并控制了星際介質中的大部分能量平衡。尤其重要的是,在恒星演化的早期階段,塵埃會凝結成大塊,這是形成行星的第一步。

          這些塵埃是從哪里來的?星際谷物是通過兩種主要的來源合成的:一類正在演化的恒星的內部風和超新星的噴射。谷物由分子種子形成。在進化的恒星中,這類種子可能是諸如TiO,VO,ZrO,C_2,CN或C_3之類的分子,這些分子已經有一百多年的歷史了。超新星也有許多可能的組成元素。因為一氧化碳(CO)分子非常穩定,所以它幾乎消耗掉了所有的碳或氧(無論哪一種都不太豐富)。因此,如果氧的含量不及碳,則有一些碳殘留且可用于谷物。富含碳的恒星就是具有過量碳的恒星。塵埃是由成核種子形成的,這些成核種子通過許多仍然十分神秘的步驟凝結在其上,隨著分子的凝結而生長,這不僅是形成成核種子的第一步。

          預測一種可能的種子是分子Si-C-Si(碳化二硅),但從未在太空中發現它。已經發現了類似的分子,例如Si-C-C(SiC_2),并且SiC分子和晶粒都是已知的,因此尋找碳化硅的研究已經進行了數十年。現在,CfA天文學家Mike McCarthy,Carl Gottlieb,Nimesh Patel,N。Reilly和Ken Young及其同事報告說,在演化的富碳恒星RW Leo的擴展大氣中檢測到112種碳化硅的轉變。他們的成功很大程度上歸功于他們自己的新實驗室測量結果,這些測量結果確定了線路頻率的更準確值。然后,研究小組使用亞毫米波陣列和IRAM亞毫米波望遠鏡搜索RW Leo,后者因擁有豐富的含碳分子家族而聞名。

          碳化硅的觀察結果與化學模型的預期結果吻合良好(盡管不是完美的),這為理論提供了可信度,但強調了對源模型的一些必要修正。該分子中該分子的含量大約是其表親SiC_2的十倍。這兩個分子被認為是恒星環境中塵埃形成部分中含量最多的硅碳物質,它們無疑在制造塵埃顆粒中起著關鍵作用。

          出版物:J. Cernicharo等,“” IRC + 10216中SiCSi的發現:SiC鍵的氣體和粉塵載體之間缺少聯系, ApJ Letters,2015年; 806 L3 doi:10.1088 / 2041-8205 / 806/1 / L3

          圖像:伊贊·利奧超大望遠鏡


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