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尋覓幾十年 科學家發現宇宙中第一種分子

科學家首次在NGC 7027行星狀星雲發現氫化氦這種宇宙中第一個形成的分子結構。此為示意圖。(NASA)
科學家首次在NGC 7027行星狀星雲發現氫化氦這種宇宙中第一個形成的分子結構。此為示意圖。(NASA)

編譯/陳俊村
經過長達幾十年的搜尋,美、德等國的科學家終於在銀河系中發現宇宙中第一種分子結構。這種原始的分子在宇宙大爆炸後由氫、氦等原子組成,促成了其他種分子的形成,進而使宇宙中產生恆星、行星和星系等各式複雜結構。

據美國太空總署(NASA)網站報導,科學家相信,宇宙是在130多億年前的大爆炸中形成的。初期的宇宙十分炙熱,只有少數種原子存在。

而在宇宙大爆炸約10萬年之後,氫與氦原子首度組成了被稱為氫化氦(helium hydride)的分子。隨著這種原始分子的組成,宇宙得以冷卻下來並開始成形。

一旦冷卻下來,氫原子與氫化氦產生互動,導致氫分子的形成,而氫分子又組成了第一批恆星,恆星繼續造就構成現今宇宙的所有元素,使宇宙中充滿了恆星、行星和星系等大型複雜結構。

科學家認為,氫化氦應該存在於現今宇宙的某個區域,但他們直到最近才發現它的蹤跡。

氫化氦是很「挑剔」的分子,氦本身是鈍氣(惰性氣體),很難與其他種原子結合。但在1925年,科學家成功地在實驗室中創造出這種分子。

到了上世紀70年代,研究NGC 7027行星狀星雲的科學家發現,這個環境可能適合生成氫化氦。當地來自老化恆星的熱和紫外線所創造的條件,適合氫化氦的生成,但科學家始終未能觀測到該分子。

現在,藉由NASA的同溫層紅外線天文台,科學家終於在距離地球3,000光年的NGC 7027行星狀星雲中發現了氫化氦,證明這種分子確實存在於太空中。

主導這項研究的德國馬克斯‧普朗克電波天文研究所的科學家居斯滕(Rolf Guesten)說:「在過去幾十年來,缺乏證據證明星際太空中存在氫化氦,是天文學上的一個困境。」

居斯滕表示,能首次觀測到氫化氦非常令人興奮。「這為長期的探索帶來完美的結局,也消除了我們對宇宙初期化學性質的了解所存在的疑惑。」◇