天文学家发现空间中贵族气体的第一个证据

Herschel图像和蟹星云的光谱，来自分子离子氩氢化物的发射线。该图像基于在Herschel上的PACS仪器拍摄的数据，在70微米的波长下。在这些长波长，天文学家可以检测来自星云中存在的宇宙粉尘的光芒。在图像下方，示出了来自螃蟹星云的远红外光的光谱。频谱用频谱仪器在Herschel上以450GHz（对应于约660微米的波长）至1400GHz（对应于约200微米的波长）的频率。

使用ESA的HERCHEL空间天文台的数据，天文学家已经发现了第一种基于空气中贵族气体的分子的证据 - 在蟹星云的气态细丝中的氩气化合物。

使用ESA的Herschel Space Indeveratory，一个天文学家团队已经发现了第一证据了空间中贵族气体的分子。氩气化合物，分子在蟹状星云的气态长丝中检测到我们的星系中最着名的超新星残余物之一。虽然氩是超新星爆炸的产物，但超新星残余的严酷环境中氩基环境的形成和存活是一个无法预料的惊喜。

就像一群人一样，化学元素的周期性表有其团队参与者和孤独者。虽然一些元素倾向于与其他物种，形成分子和其他化合物更容易作出反应，但其他元素几乎没有参与化学反应，主要是分离地发现。'惰性'元素是贵族气体：氦气，霓虹灯，氩气，氪，氙和氡。

其中一个的名字 - 氩气 - 从希腊语中派生来闲置，强调其高度惰性的性质。但高贵的气体并不完全不活跃。虽然在第一批科学家怀疑化学化合物甚至可能含有惰性气体，但现在已经知道了几种这些物种并在实验室中广泛研究过。

空间中的东西更复杂。在几十年来，天文学家在各种宇宙环境中检测到惰性气体的原子和离子，从太阳系到恒星的大气压，从致密的星云到弥漫性星际培养基。但是，贵族气体化合物的搜索迄今已经证明是不成功的，这表明这些几乎惰性元素可能具有与太空中的其他物种反应的困难时间。

来自英国伦敦大学学院的Michael Barlow领导的一项新研究，并根据ESA的Herschel Space天文台的数据，发现了在太空中如此复合的第一个证据。结果发表在学报科学。

天文学家团队检测到氩气（ARH +），含有惰性气体氩气的分子离子的排放，在螃蟹星云中。螃蟹星云是一种粗糙和丝状的气体和灰尘，是中国天文学家在1054年观察到的超新年爆炸的残余。

“起初，发现似乎奇怪，”评论巴洛。

“随着爆炸后，热气体仍处于高速扩展，超新星残余是一个严厉，敌对的环境，以及我们最不预期找到一种贵族气体的分子的地方之一，”他补充道。

当氩（Ar +）的离子与氢分子（H 2）反应时产生氩氢化物，但这两个物种通常在星云的不同区域中发现。虽然离子在最精力充沛的区域中形成，但是从星形或恒星残留的辐射电离气体中，分子在密集内呈现形状，从这种强大的辐射屏蔽的气体较冷。

“但我们很快意识到即使在螃蟹星云中，也有条件适用于惰性气体的地方，以与其他元素反应并结合其他元素。

“那里，在电离和分子气体之间的过渡区域，氩氢化物可以形成和存活，”Barlow解释。

通过对其他波长的螃蟹星云的观察比较支持这一新图片，这揭示了它们发现的区域arh +也表现出较高浓度的Ar +和H2。在那里，氩离子可以与形成氩氢化物和原子氢的氢分子反应。

在填充这些区域的部分电离气体中，分子经常与离子和游离电子碰撞。这些碰撞激发了ARH +的分子结构，使其旋转;反过来，分子旋转通过Herschel产生了在螃蟹星云的光谱中检测到的排放特征。

“发现是真正偶尔的：我们正在观察螃蟹星云研究其粉尘含量。但是，在灰尘的排放之上，我们发现了两条从未见过的排放线，“伦敦大学学院Co-Author Bruce Swinyard说。

这些线的识别是一个具有挑战性的任务。为此，天文学家利用两种分子光谱数据库，并且在漫长的调查之后，它们与ARH +发出的两个特征线相匹配。

“在蛋糕上结冰了：从分子的排放中，我们可以确定形成它的元素的同位素 - 当我们看到只看到离子时，我们不能做的事情，”加入Swinyard。

Herschel数据表明蟹状星云中发现的氩水解物由氩同位素36AR组成。这是第一次是天文学家可以识别超新星残余物中元素的同位素性质。

“发现螃蟹星云中的氩气包括<sup> 36 </ sup> AR并不令人惊讶，因为这是宇宙中氩的主要同位素。

“而且它也是在超新年爆炸期间核反应中合成的主要氩同位素，因此其在螃蟹星云中的检测证实，这种标志性的星云是由爆炸性的爆炸性的死亡而产生的，”巴洛解释道。

天文学家正计划与其他设施进行进一步观察，以寻求螃蟹星云的光谱中的新排放线，可能来自含有不同同位素的氩气的分子。这种分子的检测将使它们能够研究超新星产生的不同同位素的比例，并在巨大的明星模具中学到核反应的更多信息。

“这不仅是第一次检测空间中贵族气体的分子，而且在螃蟹星云中的一种新的透视图。Herschel直接测量了我们预计在核心崩溃超新星中通过爆炸性核酸化产生的氩同学，炼制了我们对这个超新星残留的起源的理解，“ESA的GöranPilbratt的总结道德·普莱特·科学家总结道。

背景信息

在螃蟹星云中发现的氩同位素不同于地球大气层中的一个占主导地位，40AR中的氩气源于我们的星球上存在的钾（40K）的放射性同位素衰减。近一分钱，氩气是氮气和氧气大气中的第三种最丰富的气体，并在19世纪末发现了。

该研究基于在ESA的Herschel空间天文台上用光谱和光度成像接收器（SPIRE）收集的数据。天文学家团队分别检测到对应于617.5 GHz和1234.6GHz的频率的氩氢化物（ARH +）的前两个旋转过渡的两个发射线。为了识别线路，它们采用了两个广泛的分子线数据库：用于分子光谱（CDMS）和马德里分子光谱激发（Madex）代码的古龙水数据库。

赫歇尔（Herschel）是欧空局的天文台，由欧洲领导的首席调查员联合会提供科学仪器，美国宇航局的重要参与。

Spire仪器包含成像光度计（摄像机）和成像光谱仪。相机在以250,350和500米为中心的三个波长带，µ因此可以在三个亚毫米颜色中同时制作天空的图像;光谱仪覆盖194和671米之间μ的波长范围。 Spire由Cardiff Univ领导的机构联盟开发。（英国），包括大学。莱斯布里奇（加拿大）; NAOC（中国）; CEA，林（法国）; ifsi，大学。帕多瓦（意大利）; IAC（西班牙）;斯德哥尔摩天文台（瑞典）;伦敦帝国学院，兰尔，UCL-MSSL，Ukatc，Univ。苏塞克斯（英国）; CALTECH，JPL，NHSC，UNIV。科罗拉多州（美国）。国家资助机构的支持得到了支持：CSA（加拿大）; NAOC（中国）; CEA，CNES，CNRS（法国）; ASI（意大利）;麦基恩（西班牙）; SNSB（瑞典）; STFC，UKSA（英国）;和美国国家航空航天局（美国）。

赫歇尔号于2009年5月14日发射升空，并于2013年4月29日完成了科学观测。

出版物：M. J. Barlow等，“检测贵族气体分子离子，36arh +，在蟹状星云中，”2013年12月13日：卷。 342号。 6164 pp.1343-1345; DOI：10.1126 / Science.1243582

图像：ESA / HERSCHEL / PACS，SPIRE / MESS密钥计划超新星残余团队