中美天文學家發現漸近巨星分支恆星拱星包層新機制

近年來，各國加強了空間探索科學的部署力度，諸如赫歇爾太空望遠鏡（Herschel Space Observatory）， 阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波射電望遠鏡（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array），中國貴州500米口徑球面射電望遠鏡，上海天馬單口徑射電望遠鏡，新疆奇台110米全向可動射電望遠鏡等等。但在大規模望遠鏡建設及其龐大觀測數據爆發式增長的同時，與之相關的分子光譜與分子動力學實驗發展卻相對薄弱，導致天文觀測與天體建模缺乏相應的數據輸入。

複雜的有機矽分子普遍存在於漸近巨分支（asymptotic giant branch）恆星IRC + 10216的星周包絡中，但它們的形成機制至今仍然難以捉摸。這些過程對於引發一系列化學反應具有根本重要性，這些化學反應最終導致有機矽分子的形成在星際殼中，對銀河系碳和矽預算的貢獻高達八成。噴出的物質注入星際介質中。在這裡，我們通過組合的實驗，計算和建立模型研究顯示，碳星的內外拱星包層中的不同化學物質可導致星際矽三碳化物（c-SiC3）的合成，如在IRC + 10216的拱星包層中所觀察到的電子激發的矽原子（Si（1D））與丙二烯（H2CCCH2）和甲基乙炔（CH3CCH）的雙分子反應引發內包層中 SiC3H2 分子的形成。由恆星風驅動到外殼，隨後 SiC3H2 母體的光解離通過脫氫操作合成 c-SiC3 分子物質。通過對氫化母體分子的單一中性-中性反應（single neutral–neutral reaction），然後通過將該瞬態光化學處理成裸矽-碳分子（bare silicon–carbon molecule），向矽三碳化物的簡便途徑提供了當前接受的拱星有機矽化學（circumstellar organosilicon chemistry）觀點的轉變的證據，並且提供了解釋以前難以捉摸的拱星有機矽分子的起源，可以在富含碳的星際環境中合成。

【圖：維基百科；文：節錄自科學網頁及節譯自本文論文摘要；新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《美國國家科學院院刊》