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宇宙氘含量的变化要求新模型来解释

2006-11-21 14:19

  一个国际研究小组最近发布消息称,宇宙中氘的含量要远远超人们以前估计。他们的结论来源于NASA的FUSE卫星数据。据论文所说,以前之所以人们没有能发现宇宙中的氘,是因为氘凝结成固体形成星际尘埃后很难被发现。如果这个说法是正确的话,将迫使天文学家重新审视恒星和星系的形成和发展模型。(参考文献:Astophysical J.647,1106)

  氘是氢的一种同位素,它包含一个质子和一个中子,诞生于大爆炸之后不久的时候。它在宇宙学中有重要的意义,这是因为,氘不断地在恒星内核中参与热核反应,生成氦和其它一些较重粒子。氘的含量如今比早期的宇宙已是大为降低了。正是氘含量的不断降低,使宇宙学家们可以追溯数十亿年前星系的化学构成。

  有一个问题困扰了宇宙学家数年之久,氘最初的浓度是每一百万个氢原子中有27个氘原子(27ppm),而现今银河中氘的浓度为5至22ppm。三年前,普林斯顿大学的Bruce Draine提出了一个模型来解释这个现象。他说,氘与氢相比,在宇宙尘埃中后者更容易形成易被检测到的气体,而氘则更多地以固态出现。今天,NASA的可以检测气体氘的紫外信号的紫外分光探测卫星(FUSE)的数据有力地支持了这个理论。六年以来积累的数据显示,充满大量宇宙尘埃的区域气态氘的含量较小,而尘埃稀薄的区域,气态氘的含量较高。

  但是令人吃惊的是,FUSE小组发现今日宇宙中氘的含量仅比最初减少了15%,而以前的理论认为宇宙中氘的含量至少减少了三分之一。这暗示着两个可能:一种是没有那么多的氘在恒星内部被耗损掉;有比预想的多得多的原始气体变了星际尘埃。该小级成员Linsky说:“我们的结果显示,模型漏掉了一些本质性的物理过程。我们需要一个新的模型来表达星系化学成份的演化过程。”

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