天文学家首次探测到碳/氧离子的无线电复合线

发布时间：2023-03-07 19:46:08 栏目：生活

导读 中国科学院上海天文台(SHAO)的一个研究小组首次使用天马65米射电望远镜(TMRT)探测到比氦重的离子的无线电复合线(RRL)。这些线被分配给碳和

中国科学院上海天文台(SHAO)的一个研究小组首次使用天马65米射电望远镜(TMRT)探测到比氦重的离子的无线电复合线(RRL)。这些线被分配给碳和/或氧离子。



研究结果于28月<>日发表在《天文学与天体物理学》上。

电离气体是分布最广泛的星际气体成分，也是测量元素丰度的重要实验室。无线电复合线(RRL)可以避免光线观测的困难，因为RRL通常光学很薄，并且具有很好的理解发射机制。

然而，到目前为止，检测到的RRL发射器几乎都是中性原子。以前只报道过行星状星云中氦离子的两次RRL跃迁(121α和115α)。线混合使得比氦重的原子的RRL难以光谱分离。相比之下，离子的RRL通常不与中性原子的RRL混合，这使得前者成为测量丰度的更强大的工具。

研究人员在寻找星际发射线时发现了这一新发现，作为正在进行的TMRT光谱线调查的一部分。在识别Orion KL的Ka波段(26-35 GHz)谱线时，他们发现了几个广泛的线特征，这些特征不能分配给任何分子物种或原子的RRL。

“这些线特征强度较弱，但由于光谱的高灵敏度，已经足够重要，可以区分。因为它们的线宽与H / He RRL的线宽相似，我们意识到这些线特征可能是离子的RRL，“该研究的通讯作者，来自SHAO的刘勋川博士说。

为了证实这一点，天文学家使用TMRT进行了后续Ku波段(12-18 GHz)观测，以搜索预期频率的离子RRL信号，并检测到另外八条α线(Δn=1的RRL)。

此外，他们还发现了Q波段α线和Ka波段β线(Δn=2)的边际信号。他们比较了在不同日期获得的光谱，发现当针对地球运动进行校正时，线特征的频率保持不变，证实了离子RRL来自太空。

TMRT总共检测到了数十个星际离子的RRL，其中许多没有与任何分子跃迁或原子的RRL混合。TMRT探测到的线比氦离子RRL的预期频率蓝20公里以上，因此被分配给比氦重的离子。与这些离子RRL相关的双电离元素的丰度被精确地确定为万分之8.8，这与光学/红外观察估计的碳/氧值一致。

以前，RRL通常被定义为无线电光谱线，由高n能级原子的跃迁引起，这些跃迁是在单电离离子和电子重组后出现的。但是现在，研究人员已经同时检测到数十个未混合的离子RRL。

“这种新技术对于研究碳和氧的丰度非常有价值，碳和氧是一氧化碳和星际复杂有机分子的最重要成分，在内部星系中，光学观测非常困难，”德克萨斯大学奥斯汀分校的Neal J. Evans II教授说。

SHUO研究人员将TMRT的这一新发现视为众多发现中的第一个。“正在进行的TMRT光谱线调查将达到前所未有的线灵敏度，这将导致更多新发现，如重离子的RRL，分子线的新跃迁，甚至新的分子物种，”SHAO研究员刘铁说。