示意圖：在行星狀星云中發(fā)現(xiàn)的石墨烯和富勒烯。在這樣一顆類似太陽恒星的周圍空間探測到這些分子暗示像石墨烯這類碳的同素異形體可能廣泛分布于宇宙空間。
教育裝備采購網(wǎng)訊：哈勃空間望遠(yuǎn)鏡(Hubble Space Telescope，縮寫為HST)，是以天文學(xué)家愛德溫·哈勃(Edwin Powell Hubble)為名，在軌道上環(huán)繞著地球的望遠(yuǎn)鏡。它的位置在地球的大氣層之上，因此獲得了地基望遠(yuǎn)鏡所沒有的好處-影像不會受到大氣湍流的擾動，視相度絕佳又沒有大氣散射造成的背景光，還能觀測會被臭氧層吸收的紫外線。于1990年發(fā)射之后，已經(jīng)成為天文史上最重要的儀器。它已經(jīng)填補(bǔ)了地面觀測的缺口，幫助天文學(xué)家解決了許多根本上的問題，對天文物理有更多的認(rèn)識。哈勃的哈勃超深空視場是天文學(xué)家曾獲得的最深入(最敏銳的)的光學(xué)影像。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡
這是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的大麥哲倫星系中的行星狀星云SMP48，它是這項(xiàng)研究中被觀察的目標(biāo)之一。從這張照片上可以非常清楚地知道為什么它們會被稱為“行星狀星云”，因?yàn)樵谠缙诘耐h(yuǎn)鏡中看來，它們幾乎僅僅就是一個(gè)模糊的光點(diǎn)而已。
北京時(shí)間8月15日消息，借助美國宇航局斯必澤空間望遠(yuǎn)鏡，一個(gè)天文學(xué)家小組宣稱他們首次在星系際空間探測到C70富勒烯分子以及C24石墨烯。亞利桑那圖森的美國國家光學(xué)天文臺研究員勒提西亞·斯塔赫利尼(Letizia Stanghellini)和理查德·肖(Richard Shaw)描述了行星狀星云中老年恒星釋放的星風(fēng)沖擊波是如何導(dǎo)致富勒烯(C60和C70)以及石墨烯C24形成的。這一小組的領(lǐng)導(dǎo)人是來自西班牙加納利天文研究院(Instituto de Astrofsica de Canarias)的多明戈·阿尼巴爾·加西亞-赫曼德斯(Domingo Anibal Garcia-Hernandez)。小組成員包括來自多個(gè)國家的天文學(xué)家和生物化學(xué)家。
行星狀星云是一顆類似我們太陽的恒星走到了生命的終點(diǎn)，此時(shí)它們開始向周圍空間拋射氣體物質(zhì)。此次科學(xué)家們觀測的行星狀星云位于大小麥哲倫星云，這是銀河系的兩個(gè)衛(wèi)星星系，在南半球夜空中可以很容易看到。從銀河系內(nèi)地球的位置觀察麥哲倫星系中的行星狀星云，看上去就是模糊的一團(tuán)。然而，那些在我們銀河系內(nèi)部的行星狀星團(tuán)的距離很難進(jìn)行精確測定，而這個(gè)位于麥哲倫星系中的行星狀星云的距離卻可以進(jìn)行精確測定，誤差不超過5%。有了這樣精確的距離參數(shù)，研究小組得以確定出其中央老年恒星的實(shí)際光度，并確認(rèn)這確實(shí)是一個(gè)行星狀星云，而非其它天體。
富勒烯，或者叫“巴基球”，是一種在地球上的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)，這種物質(zhì)具有一些非常有趣且重要的性質(zhì)。巴基球由60個(gè)碳原子組成一個(gè)球形，其形狀和著名建筑師巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller)設(shè)計(jì)的穹頂構(gòu)造非常相似，因而得名。而碳70的形狀則更像是一個(gè)橄欖球，相比之下，碳60就是一個(gè)足球。石墨烯C24則是一種薄膜狀碳結(jié)構(gòu)，其厚度僅有一層原子，但是卻擁有超高的強(qiáng)度，導(dǎo)電性和超強(qiáng)的韌性。事實(shí)上石墨烯薄膜是目前已知最薄的物質(zhì)。它最早于2004年由英籍俄羅斯物理學(xué)家，曼徹斯特大學(xué)的安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功合成，他們兩人也因此獲得了2010年度的諾貝爾物理學(xué)獎。加西亞-赫曼德斯說：“石墨烯即便是在地面上的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)合成也非常困難，如果這一發(fā)現(xiàn)最終被實(shí)驗(yàn)光譜學(xué)分析證實(shí)，那將是在太空中首次探測到石墨烯的存在。”
科學(xué)家們提出這些富勒烯和石墨烯可能是由沖擊波效應(yīng)(如粒子碰撞等)引發(fā)的氫化非晶系碳顆粒(HACs)解體形成的。在行星狀星云產(chǎn)生的星風(fēng)沖擊下，這樣的碰撞效應(yīng)是非常有可能發(fā)生的。而此次，觀測小組正是在這些恒星的紫外波段中觀測到劇烈的星風(fēng)。斯塔赫利尼說：“讓人驚異的是，這些分子的存在和不同恒星的溫度差異無關(guān)，而是和星風(fēng)的強(qiáng)弱存在顯著關(guān)聯(lián)。”
小麥哲倫星系呈現(xiàn)貧金屬特性，這是一種天文學(xué)上的說法，即缺少除了氫和氦之外的其他元素。這樣的環(huán)境非常有利于富含碳的行星狀星云的成長，而后者又為復(fù)雜的碳分子結(jié)構(gòu)形成提供了良好的溫床。真正的挑戰(zhàn)在于如何從斯必澤望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)中識別出石墨烯的信號。斯塔赫利尼說：“斯必澤望遠(yuǎn)鏡對于研究太空中復(fù)雜有機(jī)分子的工作非常重要，我們現(xiàn)在不但探測到了富勒烯和其他分子，并且正嘗試?yán)斫馑鼈兊某梢蚝脱莼^程。”而理查德·肖則補(bǔ)充說：“我們還在計(jì)劃利用國家光學(xué)天文臺的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行地面后續(xù)觀測驗(yàn)證。我們希望能在發(fā)現(xiàn)富勒烯的行星狀星云中再找到一些其他類型的分子，以便驗(yàn)證一些物理過程在那里的環(huán)境下是否存在。這將有助于我們加深對于宇宙中生命的生物化學(xué)機(jī)制的理解。”
