Объяснена тайна фуллеренов в космосе

Исследование Канарского института астрофизики (IAC), сочетающее лабораторную химию с астрофизикой, впервые показало, что пылинки, образованные углеродом и водородом в сильно неупорядоченном состоянии, известные как HAC, могут принимать участие в формировании фуллеренов, молекул углерода, имеющих ключевое значение для развития жизни во Вселенной, и имеющих потенциальное применение в нанотехнологиях. Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysicals.

Фуллерены — это очень большие, сложные и очень устойчивые молекулы углерода; их атомы организованы в трехмерные сферические структуры с узором из чередующихся шестиугольников и пятиугольников, имеющих форму футбольного мяча (фуллерены C60) или мяча для регби (фуллерены C70).

Эти молекулы были открыты в лаборатории в 1985 году, которая 11 лет спустя принесла трем их первооткрывателям Нобелевскую премию по химии. С тех пор было много случаев наблюдательного доказательства их существования в космосе, особенно в газовых облаках вокруг старых, умирающих звезд размером с Солнце, называемых планетарными туманностями, которые были выброшены из внешних слоев звезд по направлению к небу. конец их жизни.

Поскольку эти молекулы очень стабильны и их трудно разрушить, считается, что фуллерены могут выступать в качестве клеток для других молекул и атомов, чтобы они могли принести на Землю сложные молекулы, которые дали импульс зарождению жизни. Итак, их изучение важно для понимания основных физических процессов, которые принимают участие в организации органического вещества во Вселенной.

Неизвестный химический след

Спектроскопия необходима для поиска и идентификации фуллеренов в космосе. Спектроскопия позволяет нам изучать материал, из которого состоит Вселенная, анализируя химические следы, оставленные атомами и молекулами в свете, который доходит до нас.

Недавнее исследование, полностью проведенное МАК, проанализировало данные инфракрасной спектроскопии, полученные ранее с помощью телескопов в космосе, из планетарной туманности Tc1. Эти спектры показывают спектральные линии, указывающие на присутствие фуллеренов, но также показывают более широкие инфракрасные полосы (UIR для их инициалов на английском языке), которые обнаруживаются во Вселенной широко, от небольших тел в Солнечной системе до далеких галактик.

«Идентификация химических веществ, вызывающих это инфракрасное излучение, широко присутствующее во Вселенной, было астрохимической загадкой, хотя всегда считалось вероятным, что они богаты углеродом, одним из основных элементов жизни», — объясняет Марко А. Гомес Муньос, исследователь IAC, который руководил этим исследованием.

Новое происхождение фуллеренов

Чтобы идентифицировать эти загадочные полосы, исследовательская группа воспроизвела инфракрасное излучение планетарной туманности Tc 1. Анализ полос излучения показал наличие зерен аморфного гидрогенизированного углерода (HAC). Эти соединения углерода и водорода в сильно неупорядоченном состоянии, которых очень много в оболочках умирающих звезд, могут быть причиной инфракрасного излучения этой туманности.

«Мы впервые объединили оптические константы HAC, полученные в результате лабораторных экспериментов, с моделями фотоионизации и тем самым воспроизвели инфракрасное излучение планетарной туманности Tc 1, очень богатой фуллеренами. », — объясняет Доминго Анибал Гарсиа Эрнандес, исследователь IAC и соавтор статьи.

Для исследовательской группы наличие одного и того же объекта ГАК и фуллеренов подтверждает теорию о том, что фуллерены могли образоваться в процессе разрушения пылинок, например, при взаимодействии с ультрафиолетовым излучением, которое гораздо более энергично, чем видимое. свет.

Благодаря этому результату ученые открыли путь для будущих исследований, основанных на сотрудничестве лабораторной химии и астрофизики. «Наша работа ясно показывает огромный потенциал междисциплинарной науки и технологий для достижения фундаментальных успехов в астрофизике и астрохимии», — заключает Гомес Муньос.

Информация от: Канарским институтом астрофизики.