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行星状星云NGC 7027。William B. Latter (SIRTF Science Center / Caltech) / NASA / ESA 行星状星云NGC 7027。H. Bond (STScI) / NASA / ESA SOFIA在NGC 7027中发现氦化氢分子示意图。氦原子为红色，氢原子为蓝色。NASA / SOFIA / L. Proudfit / D.Rutter 现代宇宙是从无到有，从简单到复杂，一步步逐渐形成的。宇宙大爆炸后不久，炽热的宇宙中基本上只有氢和氦两种元素，且它们还都是简单的原子状态。 随着宇宙的膨胀，物质逐渐冷却。大约10万年后，情况发生了变化。原子和原子开始结合在一起形成分子。分子的出现是现代宇宙结构成型的重要一步。 宇宙中最早出现的，并不是氢分子，而是一种叫氦化氢的分子结构。 科学家认为，实际上是氦化氢分子结构诱发了氢分子的出现。氢分子的出现导致星云坍缩成恒星成为可能。而恒星的出现，则标志着多姿多彩的现代宇宙开始形成。但是天文学家一直没能在宇宙中找到这种分子结构。 找不到氦化氢一方面是因为氦是一种惰性元素，很难和其他原子结合在一起。即便是在实验室里也不容易合成。另一方面，虽然人们相信在宇宙中的某些行星状星云的内部可能存在氦化氢——那里有充足的紫外线，以及大量被垂死恒星喷出来的物质——但是这些氦化氢是和许多其他物质混合在一起的，难以区分。 缺少“第一种分子”在自然中存在的证据，让天文学家一直以来都略感尴尬。于是在2016年，人们把希望寄托在了NASA和德国宇航中心的一个合作项目——“同温层红外天文台”（SOFIA）身上。 SOFIA和一般的天文台或太空望远镜不同，它实际上是一架飞机，一架经过改装的波音747飞机。 这架飞机上安装了一台106英寸口径的望远镜，能够在45000英尺高的同温层（平流层）中飞行。在同温层中进行观测有一个好处，即能够排除大气的干扰。而且，作为一架能够随时返回地面的飞机，其搭载的设备可以方便地进行加装、更换和升级。这个优点，是连太空望远镜也没有的。 SOFIA最新加装的一台由德国提供的名为GREAT的设备，具有独特的氦化氢检测能力。它就像一台收音机，可以收听到宇宙中氦化氢分子结构产生的特有频率。最终，人们在距离地球约3000光年远的行星状星云NGC 7027中，发现了氦化氢分子结构的存在。 “第一种分子”的发现，是人类认识宇宙演化过程中的重要一步。它表明，在太空环境中，氦化氢可以存在。但是很明显，就像我们在阅读这个故事的过程中所体会到的那样，未来科学家还有更多的事要做，有更多的疑问要去解答。 SOFIA同温层红外天文台。NASA photo / Jim Ross SOFIA同温层红外天文台的望远镜。Carla Thomas / NASA 参考： The Universe’s First Type of Molecule Is Found at Last https://www./feature/the-universe-s-first-type-of-molecule-is-found-at-last |
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