Астрономы узнали, как в космосе рождаются сферические молекулы
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.
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно