• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
30.12.2022
ИНАСАН
638

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
Предстоящие мероприятия
Вчера, 12:19
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

Вчера, 14:56
Илья

Команда ученых, работавшая вместе со съемочной группой National Geographic в отдаленных районах Амазонки, обнаружила ранее не задокументированный вид гигантской анаконды.

Позавчера, 17:08
Ольга Иванова

Канадские исследователи изучили поведение приматов в естественной среде обитания и пришли к выводу, что те из них, кто имеет врожденные аномалии или покалечен в процессе жизни, вполне неплохо адаптируются к своим недостаткам. Они не только выживают, но и размножаются. Более того, им активно помогают сородичи.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

Вчера, 12:19
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

19 февраля
Полина

Подростки чаще пробуют писать музыку, если у них есть возможность получать соответствующее дополнительное образование, а также когда они чувствуют поддержку и преемственность. При этом есть пять типовых траекторий, которые приводят к собственному творчеству.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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
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: