只能在宇宙實驗室做到的物理新發現

作者 | 發布日期 2020 年 02 月 02 日 0:00 | 分類 天文 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


不是所有實驗物理學家都在地球做實驗,有時候得把場景換到太空,尤其極端狀態下才能發現的未知機制。美國奧本大學 Ahmad Nemer 與合作者利用太空星雲發現一種新的「復合」(Recombination)過程──Rydberg Enhanced Recombination,或稱 RER,只有在溫度及密度極低的環境下才能顯現效應。

宇宙充滿了游離電子及原子,特別是星雲,瀰漫在太空中,密度比地球能製造的真空都要低,附近天體的高能輻射吹拂並激發它們使電子游離形成電漿,但電子很快又會與離子「復合」落回穩定的能階,放出微弱的螢光。一直以來,光電離及復合過程研究幫助我們了解宇宙的元素豐度,建立恆星演化、星系組成及宇宙學的模型。

2010 年,Robicheaux 團隊預測一個新的復合過程,儘管未曾發現,但可能在能量極低的電漿占有一席之地,就「Rydberg Enhanced Recombination」,鑑於 RER 需在極為嚴苛的狀態下才會發生,科學家完全無法在地球驗證正確性。於是 Ahmad Nemer 將目標放在太空,觀察 8 個行星狀星雲和一個密接雙星(symbiotic binaries),在星雲光譜發現符合 RER 預期的特徵。RER 過程對星雲的元素豐度計算會產生顯著變化,未來對星雲的觀測分析,RER 或是不可忽略的過程。

▲ 光譜強度,橫軸為波長,縱軸為輻射通量。A 為行星狀星雲,B 為密接雙星。C II 及 C III 為 RER 過程產生。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:NASA / ESA)

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