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韋伯望遠鏡在黑洞附近發現奇怪現象,科學家研究后發現了有機分子

网瘾少女 2022/11/09

由牛津大學領導并在加那利天體研究所 (IAC) 的參與下,研究團隊利用詹姆斯韋伯太空望遠鏡 (JWST) 中紅外儀器 (MIRI) 的光譜數據,發現了宇宙黑洞附近存在著極為特殊的物質,經研究后驚奇地發現,在黑洞附近發光的星系區域中,存在著一種被稱為多環芳烴 (PAHs) 的微小塵埃分子。

觀察星系最內部區域的 PAH 分子,是研究中心黑洞對宿主星系演化影響的最佳方法之一。活躍星系中心的密集氣體和塵埃云吸收了大部分可見光,因此在可見光范圍內研究新恒星的形成具有很大的局限性,但是,紅外線并不會受到宇宙空間中微小灰塵的影響,可以更清晰地看到星系發光的中心區域。

尖端儀器

「JWST MIRI 為我們提供了一個絕佳的機會,以一種迄今為止不可能的方式觀察星系,」領導這項研究并在牛津大學攻讀博士學位的一位研究員解釋說。「 PAH 分子特別有趣,因為它們在太空中含量豐富,是宇宙中分布最廣的有機分子之一。它們被認為是益生元化合物的重要組成部分,可能對生命的起源發揮關鍵作用。」

多環芳烴也是重要的天文工具。當它們被恒星照亮時,它們會在紅外線中產生極其明亮的發射帶,使天文學家不僅可以追蹤到恒星的形成活動,還可以將它們用作星際介質中局部物理條件的敏感「晴雨表」。因此,它們是研究星系如何形成和演化的關鍵。

該研究小組使用韋伯望遠鏡的尖端儀器,首次表征了三個發光活躍星系核區域的 PAH 特性。為此,他們將觀察結果與這些分子的理論預測進行了比較。PAH模型由牛津大學的若干物理化學小組共同開發。

之前的太空觀測和研究工作,預測了活躍星系中多環芳烴分子的破壞,但此次研究令人驚訝的是,多環芳烴分子實際上可以在黑洞附近生存——即使是高能光子可能將它們撕裂的地方。可以解釋這一點的一個原因,可能是分子受到核心區域中大量分子氣體的保護。

關于活躍星系內部區域的新數據

「我們期待確認黑洞的存在確實會影響 PAH 分子的特性,但我們很高興地發現 PAH 分子即使在這些極其惡劣的條件下也能存活,」 參與研究的科學家解釋道。這項研究引起了更廣泛的天文學界的極大興趣,特別是對于從行星和恒星的形成、到最遙遠和最微弱的星系進行研究的團隊。

這項工作證實,超大質量黑洞對 PAH 分子有重大影響,這嚴重限制了 PAH 分子在探測活躍星系產生新恒星的速度方面的使用,特別是,在靠近中心黑洞的地方,這些分子的性質與離活動星系核更遠的地方存在很大不同,這種影響更加強烈。

在該項目研究中,獲得有關 PAH 分子的可靠知識是關鍵,特別是對于富含氣體和灰塵的環境,在這些環境中,由于存在高度「模糊」,傳統探測和研究通常會失敗。此次科學家利用韋伯望遠鏡的發現和初步研究結果,則打破了以往傳統研究的弊端。后續,研究更多的星系來研究具有代表性的活躍星系群則是科學家們的重點攻克方向。

可以想象,在未來多國共同參與的有關銀河系的活動、環面和外流調查等相關研究中,將會繼續應用這一方法,這對于運用這些有機分子用于研究活躍星系中的恒星形成、如何依賴中心恐怖的黑洞進行運行等,均具有很大的借鑒和參考意義。

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