港大太空研究实验室揭开「宇宙秘线」起源

科学界早于30年前发现在恒星、星际云和星系光谱中存在着不明红外线辐射 (UIE)，但天体物理学家一直都未能解开UIE波段的分子起源和它到底以甚么作为载体这谜题。由香港大学太空研究实验室的成员SeyedAbdolreza SADJADI博士和港大物理学系教授兼太空研究实验室总监柏坤霆领导的研究团队，终于对这谜题理出一点眉目。

团队运用物理理论与方法，发现「巴克明斯特富勒烯」C60 分子（又名巴基球）在理论上很有可能是UIE的载体。此发现刚刚获得著名科学期刊《天体物理期刊（The Astrophysical Journal）》刊登。Sadjadi博士和柏坤霆于2021年的一项研究中，已证明巴基球在理论上可电离化至+26（C60+26， 即把巴基球的60 个电子中的 26 个移除掉）并仍能以稳定的状态存在。而在这次的研究中，团队运用第一量子原理化学计算，表明在理论上富勒烯电离形式中的红外线发射特徵是可以预测。

团队发现，一些带正电荷的富勒烯有着很强的发射带，而在11.21、16.40 和 20-21 微米（μm）的波长范围内更与UIE的特徵非常吻合。团队能将这些具有 q = 1 - 6的 C60 阳离子组的红外线光谱特徵，与具有6.2 μm 波段、同样被视为是UIE的载体的多环芳香族碳氢化合物（PAH）区分。此发现有助识别其他潜在载体，并对辨别和探索复杂烃类有机物和富勒烯的共存具有特别重要的意义。

柏坤霆指，这项由Sadjadi 博士主导、极为复杂的量子化学研究，取得惊人的成果，对于能参与其中感到非常荣幸。他们首先证实富勒烯——碳 60可以在高度电离下存活的猜想，现在又利用这一理论发现其高度电离物质下的红外线发射特徵竟与一些熟知的不明红外发射特徵非常匹配。这一发现应该有助于重振这一研究的领域。

Sadjadi 说，在第一篇论文中，已从理论上证明高度电离的富勒烯是存在，并能在恶劣的太空环境中生存下来，这有如解答让足球保持其形状不变的前提下最多可以挤出多少空气的疑问。Sadjadi 又指，张勇和夏志浩确认「天体交响乐」中的「分子振动音调」，即这些电离巴基球会释放/产生的光谱特徵，亦因而可以在太空中将这些光谱特徵轻易捕获，并将之与 PAH 区分。从预测巴基球电离形式中红外线的发射特徵，到推想其为UIE波段分子的起源和载体，天体物理学家终能为谜题立下可信的理论基础，揭开「宇宙秘线」的神秘面纱。

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