三氢正离子 H₃⁺禁戒纯转动光谱首次捕获，补齐 40 年观测空白

科研团队依靠詹姆斯・韦布空间望远镜 JWST 的中红外仪器 MIRI，在仙王座 A 西部 HH168 赫比格 - 哈罗天体里面，第一次成功捕捉到理论在 1986 年就预言的三氢正离子 H₃⁺禁戒纯转动光谱，结束了这一信号长达 40 年既无法在实验室测出、也没能在宇宙天体里观测到的空白；H₃⁺是星际化学里最基础的离子，被称作造就宇宙的分子，这次观测拿到 26 条高置信度谱线，最强谱线置信度达到 72σ，为后续研究恒星激波、星际气体温度和星际化学反应链条提供全新观测手段。H₃⁺本身是等边三角对称结构，没有永久电偶极矩，按照常规分子辐射规则，正常转动的时候不会向外发光，所以这类转动跃迁被叫做禁戒跃迁；但分子高速旋转会产生离心畸变，轻微破坏对称结构，临时生成极其微弱的电偶极矩，才会释放出强度极低的禁戒纯转动光谱，信号太弱，过去的望远镜和实验室设备灵敏度不够，一直抓不到这个信号。这次观测选择 HH168 天体，这里是新生恒星喷流撞击周边气体形成的激波区，气体温度超过 2000 开尔文，刚好可以把 H₃⁺激发到适合产生这条禁戒光谱的状态，韦布望远镜的中红外探测能力可以穿透星际尘埃，捕捉微米级红外弱信号，完成观测采集。拿到光谱数据之后，科研人员比对 1986 年 Pan 和 Oka 的理论计算值，核对谱线波长、空间分布、气体运动速度，确认信号来源是激波高温氢气区域，后续还会用这套光谱定量测算激波结构、气体能量交换方式，完善星际化学模型。

核心观测数据清单

1. 观测设备：詹姆斯・韦布空间望远镜 JWST，MIRI 中红外仪器
2. 观测目标：仙王座 A 西部 Cepheus A West，HH 168（赫比格 - 哈罗天体）
3. 检出谱线数量：26 条，全部高于 5σ 置信门槛
4. 最强谱线：波长 16.325 微米，置信度 72σ
5. 目标气体条件：受激波冲击高温分子氢，气体温度≥2000K
6. 理论提出时间：1986 年，Pan、Oka 完成理论计算预言

普通转动光谱和 H₃⁺禁戒纯转动光谱对比

本次发现的科研价值

1. 直接验证了 1986 年的理论预言，完善 H₃⁺分子光谱数据库
2. 新增独立探针，用来探测恒星形成区的激波、高温星际气体
3. 辅助解析星际离子化学反应，追踪复杂有机分子诞生路径
4. 给后续地面实验室复刻这条禁戒光谱提供参考波长和激发条件

【常见问题】

问题 1：三氢正离子 H₃⁺禁戒纯转动光谱，为什么会存在 40 年的观测空白？

回答 1：H₃⁺禁戒纯转动光谱来自离心畸变带来的微弱辐射，信号强度极低，过去不管是地面光谱实验室，还是之前的空间望远镜，灵敏度都不足以捕捉这个弱信号，所以三氢正离子 H₃⁺禁戒纯转动光谱理论提出之后，整整 40 年都没有观测证据。

问题 2：这次捕获三氢正离子 H₃⁺禁戒纯转动光谱，是不是意味着以后可以随便找星云观测这条谱线？

回答 2：不行，三氢正离子 H₃⁺禁戒纯转动光谱需要气体被激波加热到很高温度才能有效激发，普通低温星际云里面很难出现足够强的信号，优先适合 HH 天体这类恒星喷流激波区域观测。

问题 3：三氢正离子 H₃⁺禁戒纯转动光谱的 “禁戒”，是不是代表它违背物理定律？

回答 3：不是的，三氢正离子 H₃⁺禁戒纯转动光谱里的禁戒，只是不符合常规电偶极辐射的选择定则，不是违反物理规律，是分子旋转变形带来的一种概率很低、亮度很弱的特殊辐射方式。

【参考资料】

[2026-11-14]（填补 40 年观测空白：三氢正离子 H₃⁺ 禁戒纯转动光谱首次被捕获）IT 之家

[2026-11-13]（James-Webb entdeckt ein „verbotenes“ Signal, das noch nie zuvor im Universum gesehen wurde）scinexx

[2026-11-12]（JWST Detects a 'Forbidden' Signal Never Before Seen in The Universe – Not Even in a Lab）ScienceAlert

[2026-11-06]（First detection of the forbidden rotational spectrum of H₃⁺: JWST/MIRI observations of the shocked gas in HH 168）arXiv

【免责声明】

本文信息来自预印本论文、天文媒体公开报道，三氢正离子 H₃⁺禁戒纯转动光谱相关模型解读、激波参数测算属于科研团队阶段性结论；后续实验室复测、更多天体观测数据出来后，相关参数和解读有可能进一步优化调整。