Космические бакиболы могут быть источником загадочного инфракрасного света

Возможно, ученые только что отследили источник таинственного инфракрасного свечения, обнаруженного звездами и облаками межзвездной пыли и газа.

Эти полосы неопознанного инфракрасного излучения (UIE) сбивали ученых с толку на протяжении десятилетий; согласно новой теоретической работе, по крайней мере, некоторые из этих полос могут быть созданы высокоионизированным бакминстерфуллереном, более известным как бакиболы.

«Для меня большая честь играть роль в удивительно сложной квантовой химии. Исследования, предпринятые доктором Саджади, привели к очень интересным результатам, — сказал астрофизик Квентин Паркер из Лаборатории космических исследований Гонконгского университета. до очень высоких уровней ионизации, и теперь эта работа показывает, что сигнатуры инфракрасного излучения таких видов превосходно соответствуют некоторым из наиболее известных особенностей неопознанного инфракрасного излучения. Это должно помочь оживить эту область исследований».

Бакминстерфуллерен (C₆₀) представляет собой молекулу, состоящую из 60 атомов углерода, расположенных в форме футбольного мяча или футбольного мяча. Здесь, на Земле, ее можно найти естественным образом в саже, углеродном остатке, оставшемся после сжигания органического вещества.

В космосе молекула была обнаружена только недавно: в 2010 году она была обнаружена в туманности, в 2012 году он был обнаружен в газе вокруг звезды, а в 2019 – в разреженном газе, дрейфующем в «пустом» пространстве между звездами.

Непонятно, как именно бакиболы попадают туда, хотя недавние исследования показывают, что они (как и многие другие вещи) выкованы умирающими звездами. Однако с тех пор, как они появились, ученые были увлечены изучением его свойств и того, что может произойти с ним в огромной Вселенной.

Ранее Паркер и его коллега, астрофизик Сейед Абдолреза Саджади, также из лаборатории для космических исследований, показали, что бакиболы могут сильно пострадать от суровых космических условий.

В частности, они могут стать сильно ионизированными — процесс добавления или удаления электронов. До 26 электронов может быть вычтено из бакибола, прежде чем он разрушится.

Чего исследование не охватывало, так это изменений, которые уровень ионизации может нанести свету, испускаемому бакиболами. Садджади, Паркер и их коллеги Чи-Хао Ся и Юн Чжан, также работающие в Лаборатории космических исследований, приступили к исследованию.

Они провели серию квантово-химических расчетов, чтобы определить длины волн, при которых эти молекулы можно было увидеть.

Затем они сравнили свои выводы с инфракрасными наблюдениями за шестью объектами, включая звезды и туманности. Результаты, по словам исследователей, интересны и провокационны.

Команда обнаружила, что ионизированные бакиболы, вероятно, излучают свет в среднем инфракрасном диапазоне на некоторых ключевых длинах волн, связанных с UIE — в 11:21, 16:40 и 20-21 мкм.

Что еще более важно, излучение бакиболов с удаленными от 1 до 6 электронами можно очень легко отличить от инфракрасного излучения другого типа молекулы углерода, полициклических ароматических углеводородов или ПАУ, которые связаны с полосой 6,2 микрометра.

Поскольку ПАУ являются еще одним кандидатом на переносчик UIE, это означает, что бакиболы не только являются сильными кандидатами, но и их можно легко отличить от других потенциальных носителей.

Команда считает, что это исследование дает веские основания для будущих наблюдений в среднем инфракрасном диапазоне длин волн, чтобы помочь отследить и идентифицировать UIE, связанный с ионизированным бакминстерфуллереном.

«В нашей первой статье мы теоретически показал, что высокоионизированный фуллерен могут существовать и выживать в суровых и хаотичных условиях космоса. Это все равно, что спросить, сколько воздуха вы можете вытолкнуть из футбольного мяча, и мяч все еще сохраняет свою форму», — сказал Саджади.

«В этой статье мы работали с двумя другими ведущими астрофизиками и учеными-планетологами… чтобы определить молекулярные вибрационные ноты небесной симфонии, т. е. спектральные особенности, которые эти ионизированные фуллерены будут играть/продуцировать. Затем мы охотились за ними в космосе, показывая, что их записи/подписи легко отличить от ПАУ».

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.