在太空中已經發現了200多個分子，其中一些（如C60 巴克敏斯特富勒烯）與碳原子非常複雜。除了本質上有趣之外，這些分子還輻射出熱量，幫助星際物質組成的巨大雲冷卻並收縮形成新恆星。此外，天文學家利用這些分子的輻射來研究當地條件，例如，行星形成在年輕恆星周圍的圓盤中。這些分子種類的相對丰度是一個重要但長期存在的難題，取決於許多因素，從基本元素的丰度和紫外線輻射場強度到雲的密度、溫度和年齡。
- （博科園圖示）根據ASU宇宙化學家的新研究，像C60 巴克明斯特富勒烯一樣複雜的碳鏈分子（巴克球）可能在空間中通過簇生的鐵原子形成，這項研究還解釋了這些鐵團簇是如何隱藏在普通碳鏈分子中的。圖片：NASA/JPL-Caltech
小分子（具有兩個或三個原子的分子）的丰度特別重要，因為它們是通往更大分子的墊腳石，其中攜帶淨電荷的分子更重要，因為它們更容易發生化學反應。彌散星際介質的當前模型假設均勻紫外線照亮氣體層具有恆定的密度，或者密度隨深度平滑地變化到雲中，問題是模型的預測經常與觀察結果不一致。然而，幾十年的觀測也表明，星際介質不是均勻的，而是湍流的，在小距離上密度和溫度有很大變化。
- （博科園圖示）位於大約850光年之外英仙座星雲分子云的一部分多波長圖像。湍流在分子云中普遍存在，並且在產生小的密度和溫度波動方面起著重要作用，這些波動反過來有助於確定雲中複雜分子的丰度。一套新的化學和流體動力學模型能夠解釋這種湍流影響，併為觀察到的化學丰度提供了一種新解釋。圖片：Agrupació Astronòmica d'Eivissa/Ibiza AAE, Alberto Prats Rodríguez
哈佛史密森天體物理學中心天文學家Shmuel Bialy帶領一組科學家研究了超音速運動和湍流介質中四個關鍵分子H2，OH+，H2O+和ARH+-的丰度。這些特殊分子既是有用的天文探針，又對湍流介質中自然產生的密度波動高度敏感。基於先前對分子氫(H2)在湍流介質中行為的研究，科學家們進行了詳細的計算機模擬，這些模擬結合了廣泛的化學途徑以及在紫外線和宇宙射線驅動各種激發方案下的超音速湍流運動模型，其結果當與廣泛的分子觀察相比較時，顯示出很好的一致性。
然而，湍流條件的範圍很寬，預測也相應地很寬，因此，雖然新模型更好地解釋了觀察到的範圍，但它們可能是模稜兩可的，並且可以用幾個不同的參數組合來解釋特定情況。研究人員提出了額外的觀察和下一代模型的理論，以更嚴格地約束結論。超音速湍流在星際介質(ISM)中產生強烈的密度漲落，對化學結構產生深刻影響。彌散星際介質特別有用的探針是ARH+，OH+，H2O+分子離子，它們對密度和H2丰度的波動高度敏感。
博科園｜研究/來自：哈佛史密森天體物理學中心
參考期刊《天體物理學》
DOI: 10.3847/1538-4357/ab487b
博科園｜科學、科技、科研、科普
關注【博科園】看更多大美宇宙科學
閱讀更多 新華網客戶端 的文章
