天文学家首次探测到碳氧离子的无线电复合线
中国科学院上海天文台(SHAO)的一个研究团队使用天马 65 米射电望远镜(TMRT)首次探测到比氦重的离子的射电复合线(RRLs)。这些线被分配给碳和/或氧离子。
研究结果于 2 月 28 日发表在《天文学与天体物理学》上。
电离气体是分布最广的星际气体成分，是测量元素丰度的重要实验室。无线电复合线 (RRL) 可以避免光线观测的困难，因为 RRL 通常在光学上很薄并且具有很好理解的发射机制。
然而，到目前为止，检测到的 RRL 发射体几乎都是中性原子。先前仅报道过行星状星云中氦离子的两个 RRL 跃迁(121α 和 115α)。谱线混合使得比氦重的原子的 RRL 难以进行光谱解析。相比之下，离子的 RRL 通常不会与中性原子的 RRL 混合，这使得前者成为测量丰度的更强大工具。
研究人员在寻找星际发射线时做出了这一新发现，这是对猎户座 KL 正在进行的 TMRT 谱线调查的一部分。在识别 Orion KL 的 Ka 波段 (26-35 GHz) 谱线时，他们发现了几个宽线特征，这些特征既不能分配给任何分子种类，也不能分配给原子的 RRL。
“这些线特征强度较弱，但由于光谱的高灵敏度已经足够显着，可以区分。因为它们的线宽与 H/He RRL 的线宽相似，我们意识到这些线特征可能是离子的 RRL ”该研究的通讯第一作者、来自 SHAO 的刘寻川博士说。
为证实这一点，天文学家使用 TMRT 进行了后续 Ku 波段 (12-18 GHz) 观测，以搜索预期频率的离子 RRL 信号，并检测到另外八个离子的 alpha 线(Δn=1 的 RRL) .
此外，他们在 Q 波段发现了 alpha 线的边缘信号，在 Ka 波段发现了 beta 线 (Δn=2)。他们比较了在不同日期获得的光谱，发现在针对地球运动进行校正后，线特征的频率保持不变，证实了离子 RRL 源自太空。
TMRT 总共检测到数十种星际离子的 RRL，其中许多既没有与分子的任何跃迁混合，也没有与原子的 RRL 混合。TMRT 检测到的线比氦离子 RRL 的预期频率蓝了 20 多公里/秒，因此被分配给比氦重的离子。与这些离子 RRL 相关的双电离元素的丰度被准确确定为每 10,000 份 8.8 份，这与根据光学/红外观测估计的碳/氧值一致。
以前，RRL 通常被定义为无线电谱线，由高 n 原子能级跃迁引起，出现在单电离离子和电子复合之后。但现在，研究人员已经同时检测到数十种未混合的离子 RRL。
“这种新技术对于研究在光学观测非常困难的银河系内部碳和氧的丰度非常有价值，碳和氧是一氧化碳和星际复杂有机分子的最重要成分，”Neal J 教授说。 Evans II 来自德克萨斯大学奥斯汀分校。
SHAO 研究人员将 TMRT 的这一新发现视为众多发现中的第一个。“正在进行的对猎户座KL和其他银河物体的TMRT谱线调查将达到前所未有的线灵敏度，这将导致更多新发现，例如重离子的RRL，分子线的新跃迁甚至新的分子物种，”刘铁说。 ，SHAO研究员，该研究的共同通讯作者。
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