分子氧首次在河外星系被发现

在五亿光年之外的一个野生星系中,天文学家已经探测到了分子氧。这是太阳系以外的第三次探测,银河系以外的第一次。氧是宇宙中第三丰富的元素,仅次于氢和氦。因此,氧在星云中的化学成分和丰度对于理解分子气体在星系中的作用非常重要。

天文学家一次又一次地寻找氧气,他们尝试了毫米天文学(探测分子发射的无线电波长)和光谱学(分析光谱,寻找特定分子吸收或发射的波长)这两种工具。但是这些研究发现了一个令人费解的缺乏氧分子的现象,中国科学院领导的一个天文学家团队在一篇新论文中写道,这意味着“不同星际环境中氧化物的全面图像仍然缺失”。

已经探测到分子氧的一个地方是猎户座星云,据推测,那里的氧与氢结合在一起,以冰的形式附着在尘埃颗粒上。但猎户座星云是一个恒星托儿所,因此年轻恒星很有可能发出的强烈辐射冲击这些冰,使其升华并分解,释放氧气。这些使研究人员想到了名为马卡里安231的星系。马卡里安231星系很特别,它距离我们5.61亿光年,由类星体提供能量。类星体是一种非常明亮的星系核心,在中心有一个活跃的超重黑洞。它们是宇宙中最明亮的物体,而马卡里安231包含了最接近地球的类星体。事实上,天文学家们认为马卡里安231星系的中心可能有两个活跃的超大质量黑洞,它们以惊人的速度相互旋转。

活跃的星系核会驱动分子外流,产生连续的冲击,这种冲击可能会使分子云中的水释放氧气。马卡里安231的分子外流速度特别快,所以研究人员认为这里可以找到氧气。利用西班牙的 IRAM 30米射电望远镜,他们通过若干波长对该星系进行了4天的观测。在所得到的数据中,他们发现了氧的光谱特征。

研究人员在论文中写道:“通过使用IRAM 30米望远镜对马卡里安231星系进行深入观测,我们首次在外部星系中探测到分子氧。探测到的分子氧位于距离马卡里安231中心约32,615光年的区域,可能是由活跃的星系核驱动的分子流出物和外围盘状分子云之间的相互作用产生的。”

研究小组的测量结果显示,与氢相比,该星系中氧的丰度大约是猎户座星云的100倍,因此这个星系可能正在经历一个更加剧烈的分子分裂过程。由于马卡里安231是一个星暴星系,正在经历激烈的恒星形成,这完全是有可能的。另一方面,这些发现也意味着需要进行更多的观测,以保证天文学家们的发现是正确的。

研究人员表示,如果结果成立,这种现象可以用来更多地了解星系中的氧分子和活动星系核的分子流出。他们写道:“首次探测到的河外分子氧提供了一个理想的工具,可以研究在几十兆年的动态时间尺度上活跃的河外核驱动的分子外流。在这些受活跃星系核驱动的外流影响的地区,氧气可能是分子气体的重要冷却剂。”

稿源:sciencealert

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