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科學家使用望遠鏡發(fā)現(xiàn)一些恒星附近有大量一氧化碳

2016-8-31 15:52:07

據(jù)媒體報道，天文學家使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣（ALMA）檢視了數(shù)十個年輕恒星，他們發(fā)現(xiàn)其中有很多大型恒星的碎屑盤里意外地擁有大量的一氧化碳，而那些質(zhì)量接近太陽的恒星碎屑盤則不含任何氣體。這項發(fā)現(xiàn)與天文學家們的預(yù)期相反。他們之前認為大質(zhì)量恒星相較小恒星而言，會釋放出更強的輻射，這會讓它們比小型恒星更快地損失掉碎屑盤里的氣體。這項發(fā)現(xiàn)也讓我們對年輕恒星周圍產(chǎn)生巨行星的過程有了新的認識。

碎屑盤會在恒星周圍形成，然后演化為充滿塵埃與氣體的原行星盤。原行星盤中會產(chǎn)生行星，小行星彗星以及其他一些天體。然而在較年輕的恒星周圍，這些新生成的天體尚未進入穩(wěn)定的軌道。它們會常常相撞，產(chǎn)生大量的碎屑而形成次生碎屑盤。相關(guān)論文發(fā)表在了《天體物理學報》上，文章的主要作者Jesse Lieman-Sifry進行這些觀察時，他還是衛(wèi)斯理大學的一名天文學專業(yè)本科生。

Jesse 發(fā)現(xiàn)早先對碎屑盤的光譜測量顯示，有些碎屑盤具有預(yù)料外的化學標記，意味著它們具有極豐富的一氧化碳氣體。而天文學家們認為這些氣體在我們觀測到碎屑盤時早該消失了，因此這項發(fā)現(xiàn)令我們迷惑不解。為了探尋為何特定的恒星擁有富氣碎屑盤，Lieman-Sifry和他的團隊調(diào)查了離地球數(shù)百光年遠的天蝎-半人馬星協(xié)內(nèi)24個恒星系統(tǒng)。天文學家將他們的搜索范圍縮小到年齡在50～100億年的恒星。這一年齡段的恒星一般已經(jīng)擁有成熟的行星系統(tǒng)和碎屑盤。

科學家使用ALMA來檢測恒星碎屑盤中一氧化碳發(fā)出的毫米波。團隊在2013年12月到2014年12月間挑選了6個晚上，每次進行約10分鐘的觀測。在所有 24個樣本中，研究者發(fā)現(xiàn)了3個擁有極強的一氧化碳排放。讓他們意外的是，所有這三個富氣碎屑盤所環(huán)繞的恒星質(zhì)量都有約兩個太陽大。而16個與太陽相近質(zhì) 量的恒星中沒有任何一個擁有具有大量一氧化碳的碎屑盤。

這一發(fā)現(xiàn)是違反直覺的，大質(zhì)量恒星會向它們的行星系統(tǒng)釋放高能紫外線，這會分解它們碎屑盤中的一氧化碳。然而，這項新的研究表明，較大的恒星在某種程度上能夠保存或補充他們的一氧化碳庫存。Meredith Hughes是文章的合著者，他表示目前還不確定到底是這些恒星保存氣體的時間比他們預(yù)想的要長，還是彗星的碰撞或者冰蓋的噴發(fā)產(chǎn)生了大量的二次氣體。

這些氣體的存在為可能對行星演化產(chǎn)生了重要的影響。一氧化碳是巨行星大氣層的重要組分，它在碎屑盤中的存在，可能意味著包括氫氣在內(nèi)的其他氣體亦存在于碎屑盤中。當然其它氣體的豐度可能會相對較低。天文學家們推測，如果特定的碎屑盤能擁有數(shù)量可觀的氣體，年輕恒星周圍生成巨行星可能比之前預(yù)想的要容易。

天文學家Antonio Hales是文章的另一合著者，他表示，未來對這些富含氣體系統(tǒng)的更高精度觀測結(jié)果將讓天文學家能推測氣體在盤內(nèi)的分布，這或許將能揭開氣體起源的謎團。比方說，如果氣體來源于天體的碰撞，那么它們就會更多地出現(xiàn)在碰撞發(fā)生的區(qū)域里。Lieman-Sifry表示，這些塵埃盤就如同他們所在的行星系統(tǒng)一樣豐富。大型恒星的碎屑盤比小型恒星的吸積盤能更長久的保持一氧化碳水平。這一新發(fā)現(xiàn)可能將為我們揭開一氧化碳在行星系統(tǒng)形成過程中所扮演的角色。

一氧化碳產(chǎn)品規(guī)格和技術(shù)指標

容器規(guī)格	容器尺寸 (cm)	平均重量 (kg)	閥門/螺紋出口	充裝量
40L	22×140	56	QF-30 螺紋W21.8-14L	13.5MPa/5.4Nm3/6kg

成分		一氧化碳	高純一氧化碳	高純一氧化碳	單位
一氧化碳	≥	99.9%	99.99%	99.995%	%V
氫氣	≤	20	2	2	ppmv
氧氣（氬氣）	≤	250	15	5	ppmv
氮氣	≤	650	70	20	ppmv
二氧化碳	≤	50	8	3	ppmv
總碳（以甲烷計）	≤	-	3	2	ppmv
水份	≤	50	7	2	ppmv

一氧化碳產(chǎn)品說明

一氧化碳在常溫常壓下為無色、無臭、無味、無刺激性的窒息性氣體，標準狀況下一氧化碳氣體密度為1.25g/L，接近于空氣密度(標準狀況下 1.293g/L）。工業(yè)中常用灰色鋼瓶包裝，并在鋼瓶上噴有紅色“一氧化碳”字樣，并貼有可燃、壓縮、有毒的標識圖，閥門使用QF-30C等反螺紋出口的瓶頭閥。一氧化碳在空氣中可燃，燃燒時發(fā)出藍色火焰，在空氣中的爆炸極限是12.5%～74%。
一氧化碳中毒是其與血紅蛋白的親合力比氧與血紅蛋白的親合力高達300倍，所以一氧化碳極易與血紅蛋白結(jié)合使血紅蛋白喪失攜氧的能力和作用，造成大腦等組織缺氧窒息，一氧化碳中毒者往往難于自救。平時說的煤氣中毒實際上就是一氧化碳中毒。

工業(yè)上一氧化碳的生產(chǎn)有甲醇裂解制一氧化碳、水煤氣制取一氧化碳等，用黃磷尾氣、密閉電石爐爐氣、煉鋼轉(zhuǎn)爐氣、高爐氣、碳黑尾氣等富含一氧化碳的工業(yè)尾氣提純回收一氧化碳更是一種環(huán)保增效的生產(chǎn)方式。

一氧化碳在高溫高壓下，與鐵鉻鎳等金屬反應(yīng)生成羰基金屬，與氯結(jié)合形成光氣，與羰基金屬結(jié)合形成羰基金屬化合物。一氧化碳具有還原作用，在室溫下有錳及銅的氧化物混合存在時，一氧化碳可氧化成CO2，有一種防毒面具就是利用這種原理的。一氧化碳主要作為燃料，還原劑，有機合成的原料，用于制備羰基金屬、光氣、硫氧化碳、芳香族醛、甲酸、苯六酚、氯化鋁、甲醇，用于氫化甲酰化作用，用于羅非魚保鮮、制備合烴(合成汽油)、合醇(羧、乙醇、醛、酮及碳氫化合物的混合物)，鋅白顏料，氧化鋁成膜，標準氣，校正氣，在線儀表標準氣。