中國科學院上海天文台的一個研究小組有史以來第一次利用天馬65米射電望遠鏡（TMRT）成功探測到比氦氣更重的離子的射電重組線（RRLs）。這些線被確定為屬於碳和/或氧離子。這些發現最近發表在《天文學和天體物理學》雜誌上。

白線表示TMRT檢測到的C和/或O的離子的RRLs。綠色區域是離子RRLs的模擬發射。綠色虛線是考慮到所有RLLs和分子線的模擬發射。背景是心形獵戶座星雲（M42）的圖像，獵戶座KL位於M42的左下方明亮區域內。

電離氣體是星際氣體中分佈最廣泛的成分，也是確定元素豐度的寶貴工具。無線電重組線（RRLs）可以避免光學線觀測的困難，因為RRLs通常是光學上很薄的，並且有很好理解的發射機制。

然而，迄今為止，探測到的RRL發射體幾乎都是中性原子。以前只報導過行星狀星雲中氦離子的兩個RRL轉變（121α和115α）。線路混合使得比氦氣更重的原子的RRLs難以從光譜上區分。相比之下，離子的RRLs通常不會與中性原子的RRLs混合，這使得前者成為測量豐度的更有力的工具。

研究人員在搜索星際發射線時有了這個新的發現，這也是正在進行的TMRT光譜線調查的一部分，該調查面向獵戶座KL。在識別獵戶座KL的Ka波段（26-35GHz）譜線時，他們發現了幾個寬闊的譜線特徵，這些譜線不能被分配給任何分子物種或原子的RRLs。

“这些线特征的强度很弱，但由于光谱的高灵敏度，已经足够显著，可以被区分出来。由于它们的线宽与H/He RRLs相似，我们意识到这些线特征可能是离子的RRLs，”上海天文台Liu Xunchuan博士说，他是该研究的通讯作者和第一作者。

為了證實這一點，天文學家使用TMRT進行了後續的Ku波段（12-18GHz）觀測，以尋找預期頻率的離子RRLs信號，結果又探測到了8條離子的α線（RRLs，Δn=1）。

此外，他們還發現了Q波段的α線和Ka波段的β線（Δn=2）的邊緣信號。他們比較了在不同日子裡獲得的光譜，發現在對地球運動進行校正後，線條特徵的頻率保持不變，證實了離子RRLs來自太空。

TMRT總共探測到幾十個星際離子的RRL，其中許多沒有與分子的任何轉變相混合，也沒有與原子的RRL相混合。TMRT探測到的線條比氦離子RRLs的預期頻率要藍20多公里/秒，因此被分配給比氦更重的離子。與這些離子RRL相關的雙電離元素的豐度被準確地確定為萬分之8.8，這與從光學/紅外觀測中估計的碳/氧的值一致。

以前，RRLs通常被定義為無線電譜線，由原子的高n級轉換引起，在單電離離子和電子重新結合後出現。但是現在，研究人員已經同時檢測到了幾十個未混合的離子RRLs。

來自德克薩斯大學奧斯汀分校的尼爾-J-埃文斯二世教授說：”這樣一種新技術對於研究碳和氧的豐度非常有價值，它們是一氧化碳和星際複雜有機分子的最重要成分，在銀河系內部，光學觀測非常困難。”

上海天文台的研究人員認為TMRT的這個新發現是眾多發現中的第一個。”正在進行的對獵戶座KL和其他銀河系天體的TMRT譜線調查將達到前所未有的譜線靈敏度，這將導致更多的新發現，如重離子的RRLs，分子線的新轉變，甚至新的分子種類，”上海天文台的研究員和該研究的共同通訊作者Liu Tie說。