氧是宇宙中僅次於氫和氦的第三常見元素，因此天文學家曾認為，氧分子在星際空間應該也很常見，然而事實是，沒人在銀河系外找到氧分子過，直到現在——一個國際團隊終於在距離地球最近的類星體「馬克仁 231」中，首度探測到銀河系外氧分子。
身為宇宙第三大豐富元素、還是地球生命依歸，氧分子是我們在探索太陽系外世界時一大重點，科學家相信其豐度應該很高，然而在近半個世紀的搜索工作中，科學家在毫米波段下一次又一次檢測、分析光譜以尋找特定分子的吸收或發射譜線，發現了一些含氧分子如：一氧化碳（CO）、羥基（OH）、水（H 2 O）等，就是找不到最簡單純粹的氧分子（O2）。
迄今為止，我們僅成功探測到 3 次氧分子，且均在銀河系內的恆星形成區，這些結果顯示，宇宙中氧氣豐度遠低於之前化學模型的預期，原因還是待解之謎。
直到現在，由中國科學院上海天文台領導的國際團隊，利用位於西班牙的 IRAM 30 米望遠鏡觀測距離我們最近的類星體「馬克仁 231（Markarian 231、UGC 8058）」，成功在 2.25 毫米處探測到氧氣分子的輻射。
論文第一作者、上海天文台研究員王均智指出，團隊接著進一步利用 IRAM NOEMA 毫米波干涉儀對 Mrk 231 進行成像，結果表明，氧氣的發射主要出現在距離星系中心約 32,600 光年遠的區域。
Mrk 231 類星體距離地球約 5.6 億光年遠，屬於第一型西佛星系，也已被證明是強大的活躍星系核，天文學家認為該星系中心很可能藏有雙黑洞，一個質量為太陽 1.5 億倍，另一個伴黑洞質量則為太陽 400 萬倍。
此外，研究團隊再仔細分析氧氣發射線，發現單位體積內氧氣分子的數量達到氫分子的萬分之一以上；作為對比，銀河系內獵戶座星雲的氧氣發射區域，單位體積內氧氣數量僅為氫分子的百萬分之一。
▲ 利用 IRAM 30 米望遠鏡在 Mrk 231 中探測到的氧氣 118.75GHz 發射線譜。（Source：中國科學院上海天文台）
為什麼 Mrk 231 有這麼多氧氣？一種可能解釋是 Mrk 231 經歷劇烈的製氧過程。NASA 噴射推進實驗室天文學家 Paul Goldsmith 解釋，這個星系是一個多產的恆星工廠，它產生新恆星的速度是銀河系 100 倍，每年噴出 700 倍太陽質量的氣體，這些來自銀河系中心的高速氣體可能會撞擊磁盤氣體，從塵埃顆粒中搖晃水冰從而形成分子氧。
反過來，氧氣又可能是分子氣體的重要冷卻劑，可以幫助星系保持活躍：氧分子發出的輻射有助於冷卻其他氣體，從而使後者瓦解形成更多新恆星。
此外，由於地球大氣會吸收氧氣，因此銀河系內的氧氣無法透過地面望遠鏡觀測，需利用太空望遠鏡；但位於銀河系外的氧氣卻有機會透過地面望遠鏡探測到，這為其他更大型的地面毫米波陣列望遠鏡如 ALMA、IRAM 30 米望遠鏡等帶來曙光。
新論文發表在《天文物理期刊》（Astrophysical Journal）。
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（首圖來源：pixabay）
