星际分子微波波谱研究进展

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1、http://www.hxtb.org化学通报2011年第74卷第3期·195·殧檾檾檾檾檾檾殧檾檾进展评述檾檾殧檾檾檾檾檾檾殧星际分子微波波谱研究进展*徐盼冯刚李正华夏之宁(重庆大学化学化工学院重庆400030)摘要介绍了星际分子研究的概况，对微波波谱作为研究星际分子的重要方法的特点、特殊方法和技术以及取得的进展进行了综述，特别对近年来的微波波谱星际分子研究进行了分类介绍，提出了目前研究的难点并展望了发展趋势。关键词星际分子微波波谱脉泽谱线ProgressofMicrowaveSpectroscopyonInters

2、tellarMolecules*XuPan，FengGang，LiZhenghua，XiaZhining(CollegeofChemistryandChemicalEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400030)AbstractTheresearchofinterstellarmoleculeswasbrieflyintroduced.Themainmethods，specialtechnologiesandprogressofmicrowavespectroscopyp

3、rovedtobeaneffectivealternativeinthediscoveryandresearchofinterstellarmoleculeswerereviewed.Meanwhile，recentresultsofthemicrowavespectroscopyonresearchoftheinterstellarmoleculeswereadditionallymentioned.Theproblemsandtrendsinthefuturewereprospected.KeywordsInter

4、stellarmolecules，Microwavespectroscopy，Maser，Spectroscopiclines［1］［2］［3］1937年，人们发现天体空间中存在吸收可见光的物质，此后，Shklovskii等和Townes分别提［4］出利用微波检测可以发现星云分子，预言了星际分子的存在。1963年，Weinreb等利用射电望远天线找到了1.665GHz和1.667GHz两条OH(羟基)的谱线，证实了星际分子的存在。1968年，人们在银河［5］［6］［7］中心先后发现了氨(NH3)和水的转动谱线。特别是S

5、nyder等观测到甲醛的6cm谱线，意义重［8］大。1970年，人们观测到广泛分布的CO分子，1974年又发现了人马座星云中存在乙醇分子，其总量［9］超过了人类酿造的乙醇的总量。从而，星际分子与天体有机质的化学演化研究成为天体化学研究的［10，11］一个重要方向，其中，微波波谱作为研究星际分子的手段，对于掌握星际物质的形成或分解，了解［12］天体演化、生命起源等起到了重要作用。目前，利用微波波谱已经发现或识别的星际分子与基团如表1所示。人类不能直接对星际分子进行取样分析，而只能依赖于分子在能级转换时辐射的电磁波谱线进行

6、［13］检测。由于宇宙传输遥远，电磁辐射在其它频段损失很大，仅微波波段成为了探测的主要频段。物质受激发射的微波谱线称为脉泽(maser，microwaveamplificationbystimulatedemissionofradiation)，它对应于分子的转动能级，是星际分子与星云分子研究的主要信息源。原则上，通过微波波谱可以获得包括分子结构、分子构象、长程相互作用、分子间弱相互作用的定性与定量信息。微波波谱成为研究星际分子手段的另外一个有利条件来源于星际分子所处的环境温度。在真空且低温的环境下，星际分子转动需要的

7、能量很低，分子几乎不可能发射红外或可见波，但却能产生足够的分子转动光谱。因此，与分子转动能级相对应的微波波谱成为了测定气相分子转动跃迁的有效方法。科技部国际合作项目(2006DFA43520;2010DFA32680)资助2010-04-15收稿，2010-09-15接受·196·化学通报2011年第74卷第3期http://www.hxtb.org表1通过微波波谱识别的星际分子Tab.1Interstellarmoleculesidentifiedbymicrowavespectroscopy+++H2、C2、CH、

8、CH、CN、CO、CO、CP、CSi、HCl、KCl、AlF、NH、NO、NS、NaCl、OH、PN、SH、SO、SO、SiN、双原子分子与基团SiO、SiS、CS、HF、FeO、AlCl+++C3、C2H、C2O、C2S、CH2、HCN、HCO、HCO、HCS、HOC、H2O、H2S、HNC、HNO、MgCN、MgNC、三原子分