| 2022年6月28日 |
銀河中心區域的消毒劑 |
| （Nanowerk新聞由Arnaud Belloche (MPIfR, Bonn, Germany)領導的一個國際研究小組報告了在星際空間中首次識別出異丙醇，這種物質在地球上被用作消毒劑。異丙醇是迄今為止檢測到的最大的醇，表明在太空中可以發現的最豐富的分子類別之一的成員日益複雜。 |
| 由於對銀河係中心附近的人馬座B2 (Sgr B2)恒星形成區進行了觀測，在那裏已經檢測到許多分子，因此識別成為可能。它是用智利的ALMA望遠鏡對其化學成分進行廣泛調查的目標。 |
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| 恒星形成分子雲人馬座B2 (Sgr B2)靠近銀河係中心源Sgr A*的位置。這張圖片來自GLOSTAR銀河平麵巡天(Effelsberg & VLA)，顯示了銀河係中心區域的射電源。利用ALMA望遠鏡在Sgr B2中檢測到異丙醇和異丙醇異構體。(圖片:GLOSTAR合作(背景圖片)。維基百科/公共領域(分子模型) |
| 對太空分子的探索已經進行了50多年。迄今為止，天文學家已經在星際介質中發現了276個分子。科隆分子光譜數據庫(CDMS)提供了光譜數據來檢測這些分子，由許多研究小組貢獻，並在許多情況下對它們的檢測起著重要作用。 |
| 目前工作的目標是了解有機分子是如何在星際介質中形成的，特別是在新恒星誕生的區域，以及這些分子有多複雜。其潛在動機是建立與太陽係天體(如彗星)化學成分的聯係，例如幾年前羅塞塔號探測丘丘莫夫-格拉西緬科彗星的任務。 |
| 人馬座B2 (Sgr B2)是我們銀河係中一個傑出的恒星形成區域，過去在那裏發現了許多分子，它位於銀河係中心的超大質量黑洞Sgr A*附近。 |
| 探測論文的主要作者、德國波恩馬克斯普朗克射電天文研究所(MPIfR)的Arnaud Belloche說:“我們的小組在15年前就開始用IRAM 30米望遠鏡研究Sgr B2的化學成分。”“這些觀測是成功的，特別是導致了對幾種有機分子的首次星際探測，以及其他許多結果。” |
| 隨著十年前阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)的問世，利用ALMA提供的高角度分辨率和靈敏度，人們開始了對Sgr B2化學成分的長期研究，從而超越了單盤望遠鏡對Sgr B2的觀測。 |
| 到目前為止，自2014年以來，ALMA觀測已經確定了三個新的有機分子(異丙基氰化物，n -甲基甲酰胺，尿素)。這個ALMA項目的最新結果是現在檢測到丙醇(C3.H7哦)。 |
| 丙醇是一種醇，是目前在星際空間中探測到的這類分子中最大的。這種分子以兩種形式存在(“異構體”)，取決於羥基(OH)官能團附著在哪個碳原子上:1)正丙醇，OH與鏈的末端碳原子結合;2)異丙醇，OH與鏈的中心碳原子結合。 |
| 異丙醇在地球上也是眾所周知的洗手液的關鍵成分。在ALMA數據集中鑒定了Sgr B2中丙醇的兩種異構體。這是第一次在星際介質中探測到異丙醇，也是第一次在恒星形成區探測到正丙醇。 |
| 在距Sgr B2不遠的分子雲中，一個西班牙研究小組用單碟射電望遠鏡在ALMA探測之前不久，首次在星際間探測到正丙醇。然而，隻有ALMA才能探測到Sgr B2中的異丙醇。 |
| “對丙醇的兩種異構體的檢測在確定每種異構體的形成機製方麵具有獨特的強大作用。因為它們彼此如此相似，所以它們的物理行為非常相似，這意味著這兩種分子應該在同一時間出現在相同的地方，”弗吉尼亞大學(Charlottesville/USA)的Rob Garrod說。“唯一懸而未決的問題是存在的確切數量——這使得它們的星際比例比其他分子對的情況要精確得多。這也意味著化學網絡可以更仔細地調整，以確定它們形成的機製。” |
| ALMA望遠鏡網絡對於探測Sgr B2的兩種丙醇異構體至關重要，這要歸功於它的高靈敏度、高角度分辨率和寬頻率覆蓋。恒星形成區光譜中有機分子識別的難點之一是光譜混淆。每個分子都以特定的頻率發出輻射，這是它的光譜“指紋”，這是從實驗室測量中得知的。 |
| “分子越大，它產生的不同頻率的譜線就越多。在像Sgr B2這樣的源中，有如此多的分子對觀測到的輻射做出了貢獻，以至於它們的光譜重疊，很難解開它們的指紋並單獨識別它們”，來自科隆大學的Holger Müller說，該大學的實驗室工作特別是對正丙醇進行了研究。 |
| 由於ALMA的高角度分辨率，有可能分離出Sgr B2發射非常窄的譜線的部分，比IRAM 30米射電望遠鏡在更大尺度上探測到的譜線窄5倍!這些線的窄性減少了光譜混淆，這是識別Sgr B2中丙醇的兩種異構體的關鍵。ALMA的靈敏度也起了關鍵作用:如果靈敏度再差一倍，就不可能在收集的數據中識別出丙醇。 |
| 這項研究是一項長期努力，旨在探測Sgr B2中新恒星形成地點的化學成分，從而了解恒星形成過程中起作用的化學過程。目標是確定恒星形成地點的化學成分，並可能確定新的星際分子。 |
| 同樣來自科隆大學的Oliver Zingsheim說:“丙醇長期以來一直在我們要尋找的分子列表上，但多虧了我們實驗室最近所做的工作來描述它的旋轉光譜，我們才能以一種強有力的方式識別它的兩個異構體。” |
| 通過探測結構略有不同的密切相關分子(如正丙醇和異丙醇，或者像過去所做的那樣:正丙醇和異丙基氰化物)並測量它們的豐度比，研究人員可以探測導致它們在星際介質中產生的化學反應網絡的特定部分。 |
| “在Sgr B2的ALMA光譜中仍有許多未識別的光譜線，這意味著仍有大量工作要做，以破譯其化學成分。在不久的將來，ALMA儀器的擴展到更低的頻率可能會幫助我們進一步減少光譜混亂，並可能允許在這個壯觀的來源中識別更多的有機分子，”MPIfR主任兼毫米和亞毫米天文研究部門負責人Karl Menten總結道。 |
原始出版物 |
| Belloche, A.等人:“異丙醇及其正常異構體的星際探測和化學建模”，2022，天文學與天體物理學， 2022年6月28日(DOI: 10.1051/0004-6361/202243575)。https://doi.org/10.1051/0004-6361/202243575 |
| Zingsheim, O.等人:“正丙醇:Aa和Ag構象的旋轉光譜”，2022，天文學與天體物理學， 2022年6月28日(DOI: 10.1051/0004-6361/202243571)。https://doi.org/10.1051/0004-6361/202243571 |
