• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
30.12.2022
ИНАСАН
529

Астрономы узнали, как в космосе рождаются сферические молекулы

4.6

Сотрудники Института астрономии РАН показали, что фуллерены могут эффективно формироваться вблизи массивных звезд, являющихся мощными источниками ультрафиолетового излучения, за счет протекания процесса изомеризации полициклических ароматических углеводородов.

Ученые узнали, как в космосе рождаются сферические молекулы / ©Getty images

В межзвездной среде обнаружено более 270 разных видов молекул, в том числе типов соединений, молекулы которых состоят из десятков атомов. Одним из примеров таких многоатомных соединений являются молекулы, состоящие из 5- и 6-угольных углеродных колец, — фуллерены (C60, C70 и другие) и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). ПАУ – плоские молекулы, а фуллерены — сферические. Яркий представитель семейства фуллеренов – молекула C60, форма которой в точности повторяет классический футбольный мяч.

Пути образования и разрушения молекул фуллерена в космосе – одна из наиболее активно развивающихся тем в астрофизике. В лабораториях такие молекулы синтезируют с высокой эффективностью в условиях высоких давлений (относительно давлений, свойственных космической среде) и температур, например, в процессе электродугового испарения или лазерной абляции графитовых электродов.

Химические процессы в межзвездной среде, приводящие к образованию фуллеренов / ©Пресс-служба ИНАСАН

В этих экспериментах молекулы «растут» из отдельных атомов и малых молекул типа C2H2. Альтернативным методом получения фуллеренов является бомбардировка молекул ПАУ электронами или облучение лазерными лучами, в результате чего происходит изомеризация, или, по-другому, свертывание ПАУ в фуллерены.

Сотрудники Института астрономии РАН (ИНАСАН) под руководством кандидата физико-математических наук М. Мурги показали, что фуллерены могут эффективно формироваться вблизи массивных звезд, являющихся мощными источниками ультрафиолетового излучения, за счет протекания процесса изомеризации ПАУ.

Также установлено, что обнаружение фуллеренов в среде без мощных источников ультрафиолетового излучения, например, в темных молекулярных облаках, требует либо других механизмов, либо эффективного перемешивания межзвездной среды. Полученные результаты впервые позволили получить количественные оценки эффективности механизмов формирования космических фуллеренов.

Для исследования астрохимии углеводородов в ИНАСАН в течении нескольких лет разрабатывалась уникальная комплексная модель эволюции молекул ПАУ и фуллеренов в межзвездной среде. Модель включает в себя процессы ионизации, релаксации, фотодиссоциации, реакции присоединения атомов водорода, и изомеризации (перехода) ПАУ в молекулы фуллерена в результате диссоциации.

С помощью этой модели можно не только предсказать количество фуллеренов, которое может быть образовано в среде с определенными условиями, но композиционный состав ПАУ, то есть какие параметры ПАУ (размер, соотношение между атомами углерода и водорода, заряженность) характерны для такой среды.

Дополнительно оценивается содержание ПАУ с повышенным содержанием атомов водорода и фуллеренов с присоединенными к внешней стороне атомами водорода. Существование таких экзотических, на первый взгляд, состояний молекул вполне вероятно, и возможно объясняет множество неидентифицированных на сегодняшний день полос поглощения межзвездной среды. Поэтому предсказание наиболее благоприятных условий формирования таких молекул может указать на области поиска при составлении плана наблюдений на телескопах.

Разработанная на сегодняшний день модель представляет собой основу для моделирования других крупных углеродных молекул, таких как, например, нанотрубки, аморфный углерод, гетерогенные ПАУ и фуллерены, то есть имеющие замещенные атомы углерода иными атомами (азот, железо, кислород и другие). Сравнение результатов, предсказанных моделью, и наблюдений межзвездной среды поможет установить, какие углеродные молекулы присутствуют в космосе.

Знание того, в каком виде углеродные молекулы, или наночастицы, находятся в межзвездной среде, во-первых, раскроет подробности об условиях и механизмах их формирования в звездах и об эволюции самих родительских звезд. Во-вторых, даст толчок к развитии астрофизических моделей самой межзвездной среды за счет уточнения темпов охлаждения и нагрева среды.

В-третьих, крупные углеродные молекулы являются ключевыми строительными блоками жизненно важных молекул, в том числе, ДНК и РНК. Следовательно, уточнение химических формул этих молекул важно для построения теорий формирования и роста сложных органических молекул, которые вероятно могут сформироваться в условиях межзвездной среды. Статья опубликована в журнале MNRAS.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Институт астрономии РАН – Федеральное государственное бюджетное учреждение науки. Институт создан в соответствии с постановлением Президиума Академии наук СССР от 20 декабря 1936 года как Астрономический совет Академии наук СССР. В 2018 году передан в ведение Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Цель и предмет научной и научно-технической деятельности Института – получение и применение новых знаний в области астрономии и смежных с ней наук, космических исследований, а также инновационной деятельности. Институт ведет обучение по программам аспирантуры, рабочие языки – русский, английский.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
8 часов назад
Мария Азарова

Авторы нового исследования провели эксперимент почти с 70 собаками разных пород, чтобы узнать, как они реагируют на вой одного волка и целой стаи.

3 часа назад
Алиса Гаджиева

В Северной Ирландии нашли неолитическое поселение возрастом не менее 5800 лет. Пока не ясно, почему люди обосновались именно там, но известно, что спустя тысячелетия за эти земли воевали могущественные королевства.

Вчера, 07:07
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

1 февраля
Сергей Васильев

Американский стартап, занятый возвращением к жизни вымерших животных, объявил о начале работы с додо — почти легендарными птицами, которых люди перебили еще несколько веков назад.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: