Загадочные молекулы среди звезд
В огромных пустынных межзвездных пространствах спокойно плавают в холодном вакууме бесчисленные маленькие молекулы. Кованные в термоядерных топках древних звезд и выброшенные в космос, когда эти звезды взорвались, одинокие молекулы составляют значительную долю всего углерода, водорода, кремния и других атомов во Вселенной. На самом деле, около 20 процентов всего углерода во Вселенной существует в тех или иных формах межзвездных молекул.
Многие астрономы предполагают, что синтез межзвездных молекул является объяснением наблюдаемому с Земли явлению, известному как «диффузные межзвездные полосы». Доказано, что эти молекулы поглощают некоторые цвета из спектра света от звезд, прежде чем он попадает на Землю. Но, так как мы не знаем точный химический состав и расположение атомов в загадочных молекулах, остается недоказанным, являются ли они ответственными за диффузные межзвездные полосы.
Недавно появилась статья в журнале химической физики от группы ученых во главе с исследователями из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс, предлагающая новую заманчивую версию: таинственные молекулы «могут быть силиконовыми углеводородами, такими как SiC3H, SiC4H и SiC5H». Ученые предоставляют данные и теоретические аргументы в защиту своей гипотезы.
В истории этого вопроса было предложено много возможных источников диффузных межзвездных полос, но ни один не был доказан окончательно.
Астрономам уже давно известно, что межзвездные молекулы, содержащие атом углерода, существуют в природе, и они поглощают свет, который падает на них от звезд и других светящихся тел. Из-за этого ряд ученых предполагает, что некоторые виды межзвездных молекул являются источником диффузных межзвездных полос – темно-красные линии поглощения отмечены в спектрограмме, полученной на Земле.
Отсутствующие темные полосы выявили все. Недостающие цвета — это поглощенные длины волн, путешествующих сквозь огромные просторы космоса до достижения нашей планеты. Более того, если поток фотонов фильтруется при попадании на космические молекулы, можно вычислить энергию для возбуждения электронных структур молекул, поглощающих волны в определенном направлении.
Вооружившись полученной информацией, ученые на Земле могут использовать спектроскопию для определения тех межзвездных молекул, которые в лаборатории имеют одинаковые абсорбционные параметры. Но, несмотря на десятилетние усилия, конкретные молекулы, составляющие диффузные межзвездные полосы, остаются загадкой. Никто из ученых не смог воспроизвести точные спектры поглощения в лабораториях здесь, на Земле.
«Ни один спектр не закрепляется за конкретной молекулой», — говорит Нейл Рейли, бывший научный сотрудник Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и соавтор нового исследования.
Теперь Рейли и его коллеги указывают на необычный набор молекул — цепь углерода, завершающуюся кремнием, как возможный источник синтеза загадочных полос.
Как сообщается в новой работе, команда впервые создала кремнийсодержащие углеродные цепи SiC3H, SiC4H и SiC5H в лабораторных условиях с помощью охлаждающей струи силаново-ацетиленового разряда. Затем они проанализировали их спектры и провели теоретические расчеты, чтобы выяснить, могут ли более длинные цепи подобного состава также служить частью диффузных межзвездных полос.
Однако ученые предупреждают, что работа еще не опубликована, многое еще предстоит сделать в лаборатории, чтобы определить точные реакции синтеза, и синтез должен быть непосредственно связан с астрономическими наблюдениями. Но исследование предлагает заманчивую возможность нахождения неуловимого источника тайных полос.