實驗展示「合成」巴基球如何在星際太空中形成

據外媒報道,幾年前,天文學家們發現了復雜的碳分子–以前只認為只會在實驗室環境中產生–漂浮在星際空間中。雖然這些所謂的巴基球是如何形成的仍舊是個謎,但現在亞利桑那大學的科學家們已經在想方設法在類太空的條件下製造出它們,而這意味着人們可能能夠知道其是在恆星之間自然形成的過程。

實驗展示「合成」巴基球如何在星際太空中形成

碳有着各種奇怪的結構,但巴克敏斯特富勒烯(簡稱巴基球)是最奇怪的結構之一。它由60個碳原子組成,排列成一個足球形的晶格–因此才有了「巴基球」的這個昵稱,和碳60 (C60)這個官方名稱。這個於上世紀80年代在實驗室里創造出來的結構被認為太過復雜而無法在自然界中存在。

然而在2010年,斯皮策太空望遠鏡探測到了漂浮在星際太空中的巴基球。在此之前,人們認為太空中的大多數分子都小而簡單,所以當發現由60個原子組成的分子絕對是個大驚喜。

人們在行星狀星雲中發現了巴基球,這可能為其起源提供了一條線索,但奇怪的是,在氫分子數量比碳多1萬倍的環境中,碳仍能保持純淨。

這項研究的主要作者Jacob Bernal表示:「任何氫都會破壞(巴基球)的合成。如果你有一盒碳球且每10000個氫球對應1個碳,當你不停地搖晃它們的時候,60個碳原子粘在一起的可能性有多大?(答案)是非常不可能的。」

然而巴基球仍在太空中漂浮。為了研究其是如何在該環境下形成以及為何能形成,研究人員在新的研究中使用透射電子顯微鏡(TEM)來模擬行星狀星雲環境。據了解,這些儀器被設計成在真條件下工作–類似於星際太空的條件–並允許科學家仔細研究原子。

首先,研究小組將碳化硅(一種常見的超新星塵埃)放到TEM中,然後他們把溫度升高到1830°F(999°C)並向其發射高能離子。研究人員認為這應該去除硅只留下碳。

「果不其然,硅脫落了,剩下的就是被稱為石墨的六元環碳層,」該研究論文合著者Lucy Ziurys說道,「當晶粒表面不均勻時形成五元環和六元環,並且球形結構跟C60的直徑相匹配。所以,我們認為我們看到的是C60。」

很顯然,巴基球在太空中的形成成為了焦點。研究小組介紹稱,首先碳化硅會在超新星爆炸中被釋放出來,然後當在星際空間中漂浮時它則暴露在了高溫、沖擊波和輻射的環境之下,於是硅被撕裂出來留並下形狀復雜的碳。由於巴基球在輻射中呈穩定狀態所以它可以在那里存活數十億年時間。

研究小組表示,這項研究的意義非常有趣。

相關研究報告已發表在《Astrophysical Jounral Letters》上。

來源:cnBeta