GOTHAM研究人员发现了以前未知的新芳族物质的储藏库

　　无线电观察到的冷而致密的分子气体云揭示了十几个意想不到的分子。科学家通过首次检测星际介质中的单个多环芳烃分子，在冷的黑暗分子云中发现了一个庞大的，以前未知的新芳族物质的储藏库，并以此开始应对长达三个世纪的历史科学之谜：这些分子在太空中是如何形成的？

　　麻省理工学院化学助理教授，GOTHAM或Green Bank Telescope（GBT）观测项目首席研究员布雷特·麦奎尔（Brett McGuire）说：“我们一直认为多环芳烃主要是在垂死的恒星的大气中形成的。” TMC-1的名称：狩猎芳香分子。“在这项研究中，我们发现它们位于阴暗的阴冷云中，在这些云中甚至还没有开始形成恒星。”

　　芳族分子和PAHs（多环芳烃的简写）对科学家来说是众所周知的。芳香分子存在于人类和其他动物的化学成分中，并存在于食品和药品中。同样，多环芳烃是许多化石燃料燃烧形成的污染物，甚至是在高温下烧焦蔬菜和肉类时形成的致癌物。麦奎尔说：“多环芳烃被认为含有宇宙中多达25％的碳。” 哈佛大学史密森及（CfA的）。“现在，我们首次有了直接了解其化学性质的窗口，这将使我们能够详细研究这个庞大的碳库如何通过形成恒星和行星的过程进行反应和演化。”

　　科学家一直怀疑自1980年代以来太空中存在多环芳烃，但这项在过去七个月发表的9篇论文中详细介绍了这项新研究，首次证明了它们在分子云中的存在。为了搜寻难以捉摸的分子，研究小组将100m庞然大物的射电天文GBT聚焦在金牛座分子云或TMC-1上，这是一个大型的恒星前尘埃和气体云，距离地球约450光年，有一天会坍塌本身就形成了恒星——他们发现的结果令人惊讶：不仅公认的科学模型不正确，而且TMC-1中正在进行的工作比团队想象的要多得多。

　　“从过去的数十年建模中，我们相信我们对分子云的化学有相当不错的理解。” CfA的天化学家兼代理副主任Michael McCarthy说。他的研究小组进行了精确的实验室测量，从而使许多此类建立天文探测的信心。“这些新的天文学观测表明，这些分子不仅存在于分子云中，而且数量比标准模型预测的数量级高。”

　　McGuire补充说：“先前的研究仅显示那里有PAH分子，而没有发现具体的分子。”“在过去的30年左右的时间里，科学家一直在观察我们银河系中这些分子的大体特征以及红外中的其他星系，但是我们看不到哪个分子构成了那个质量。加上射电天文学，我们看到的是单个分子，而不是看到我们无法区分的巨大质量。”

　　让他们大吃一惊的是，该团队并没有发现TMC-1中只藏有一种新分子。该团队在多篇论文中进行了详细介绍，观察到了1-氰基萘，1-氰基-环戊二烯，HC11N，2-氰基萘，乙烯基氰基乙炔，2-氰基-环戊二烯，苄腈，反-（E）-氰基乙烯基乙炔，HC4NC和炔丙基氰化物。“这就像走进一家精品店，只是在前端浏览库存，却不知道有一个后备箱。我们收集小分子分子已有50多年的历史，现在我们发现有后门。当我们打开那扇门进去看时，我们发现了一个我们没有想到的巨大的分子和化学仓库。” McGuire说。“一直以来，它都潜伏在我们之前的视野之外。”

　　在McGuire于2018年首次检测出苄腈之后，McGuire和GOTHAM项目的其他科学家一直在“寻找” TMC-1中的分子已有两年多了。该项目的最新观测结果可能会在未来几年对天体物理学产生影响 。“我们偶然发现了一套全新的分子，这不同于我们以前能够检测到的任何东西，这将彻底改变我们对这些分子如何相互作用的理解。它具有下游分支。”麦克奎尔说，并补充说，这些分子最终长大到足以开始聚集到星际尘埃种子中。“当这些分子大到足以成为星际尘埃的种子时，它们就有可能影响小行星，彗星和行星的组成。

　　TMC-1中新分子的发现也对天体化学产生了影响，尽管研究小组还没有所有答案，但这里的后果也将持续数十年。“从已经很容易检测到的一维碳化学，到太空中真正的有机化学，从新发现的分子是化学家知道和识别并可以在地球上产生的分子的意义。”麦卡锡说。“这只是冰山一角。无论这些有机分子是在那儿合成的还是在那儿运输的，它们都存在，而且知识本身就是该领域的根本进步。”

　　在GOTHAM于2018年发射之前，科学家已经在银河系的星际介质中对大约200个单个分子进行了分类。这些新发现促使团队想知道，正确的是，那里有什么。麦卡锡说：“关于这些发现，关于这一发现以及关于这些分子的惊人发现是，没有人看过或看上去不够努力。” “这使您想知道我们还没有寻找的其他东西。”

　　科学家发现的这种新的芳香族化学物质并不存在于TMC-1中。GOTHAM的一项伴随调查，即ARKHAM（一种严格的K / Ka波段芳香分子狩猎方法），最近在多个其他物体中发现了苄腈。CfA的亚毫米级博士后研究员，GOTHAM联合研究员安德鲁·伯克哈特（Andrew Burkhardt）说：“我们难以置信地在ARKHAM观察到的头四个物体中的每个物体中都发现了苄腈。” “这很重要，因为当GOTHAM推动我们认为在太空中可能发生的化学反应的极限时，这些发现暗示我们在TMC-1中学习到的有关芳香族分子的知识可以广泛应用于任何地方的暗云。这些乌云是恒星和行星的最初发源地。