人马座B2中复杂有机分子的观测与研究

Complex organic molecules is of great importance for origin of life, and Sagittarius B2 (hereafter Sgr B2) is long believed to be the best target for study of complex organic molecules. Our studies include: (1) carry out deep line survey toward Sgr B2(M) at centimeter wavelength to study the physical and chemical environment of complex organic molecules; (2) carry out mapping observation of high-energy level transition of CH2OHCHO and HOCH2CH2OH to study relationship of 'hot' gas and 'cool' gas; (3) carry out mapping observation of CH3OH and H2CO to investigate their chemical relationship with CH2OHCHO and HOCH2CH2OH. Proposed project aim to get a better understanding of excitation, chemistry and formation mechanism of complex organic molecules through carrying out high-sensitivity line survey and mapping observation toward Sgr B2.

毋庸置疑，复杂有机分子的观测对于生命起源的研究具有极其重要的意义，而人马座B2（Sagittarius B2, 简称Sgr B2）是复杂有机分子搜寻和研究的最好目标。本项目主要研究内容包括：（1）在厘米波段对Sgr B2中连续谱最强的Sgr B2（M）进行深度谱线巡测，了解复杂有机分子产生的物理化学环境；（2）对乙醇醛分子和乙二醇分子的高能级跃迁进行成图观测，研究“热”的复杂有机分子与“冷“的复杂有机分子的关系；（3）研究乙醇醛、乙二醇、甲醇、甲醛分子的空间分布、丰度的关系，探讨复杂有机分子的形成机制。本项目旨在通过对Sgr B2中复杂有机分子的高灵敏度搜寻与成图观测，加深我们对复杂有机分子的激发环境、化学及形成机制的理解。

星际复杂有机分子与地球上的生命起源密切相关，而人马座B2是研究星际复杂有机分子的最佳实验室。本项目主要研究内容及重要结果包括：（1）利用3毫米波段ALMA 望远镜的存档数据，在星际空间首次发现了星际最大类肽键分子——丙酰胺分子的存在证据，表明更大的类肽键分子，甚至更复杂的生命相关分子有可能在恒星形成过程中形成并稳定存在，为地球上的生命起源提供原材料；（2）利用亚利桑那大学12米望远镜对人马座B2中的一系列复杂有机分子进行了高灵敏度的成图观测，观测表明，一部分复杂有机分子的空间分布非常致密，集中在大质量恒星形成区Sgr B2N 和Sgr B2M 周围，如乙基氰CH3CH2CN、二甲醚CH3OCH3 等，称之为“致密”分子；另一部分复杂有机分子的空间分布非常延展，包括乙醇醛CH2OHCHO、乙醇CH3CH2OH、甲酸t-HCOOH、甲酸甲酯CH3CHO、甲胺CH3NH2，称之为“延展”分子。这一结果对它们的形成环境给出了很强的限制：“致密”分子的形成应该是在紫外光子的作用下，经由气相反应或者尘埃表面反应形成的，“延展”分子则应该是在低温下形成的；（3）利用Spitzer 和Herschel 对近邻嵌埋星团的高灵敏度和分辨率的数据，采用面密度分析方法，得到了24个近邻嵌埋星团中的33个年轻子星团的星表。有些子星团表现出很高的年轻星面密度和气体柱密度，表明正在进行激烈的恒星形成活动。这一工作为未来利用ALMA、SMA等射电干涉仪进行星团恒星形成研究提供了很好的目标。