אניגמה קוסמית: אסטרונומים הסבירו את תעלומת הפולרנים בחלל

פולרנים הם מולקולות פחמן גדולות ומורכבות הידועות בעמידותן. האטומים שלהם מסודרים במבנים כדוריים תלת מימדיים הכוללים תבנית של משושים ומחומשים מתחלפים. סידור זה דומה לכדור כדורגל במקרה של C60 פולרנים וכדור רוגבי עבור C70 פולרנים.

מולקולות אלו התגלו במעבדה בשנת 1985, אשר רכשה את פרס נובל לכימיה עבור שלושת מגליהן 11 שנים מאוחר יותר. מאז היו מקרים רבים של הוכחה תצפיתית לקיומם בחלל, במיוחד בתוך ענני הגז סביב כוכבים ישנים גוססים בגודל השמש, הנקראים ערפיליות פלנטריות, אשר גורשו מהשכבות החיצוניות של הכוכבים לקראת הסוף. של חייהם.

מכיוון שהמולקולות הללו יציבות מאוד וקשות להרס, נהוג לחשוב שהפולרנים יכולים לשמש כלובים עבור מולקולות ואטומים אחרים, כך שהם יכלו להביא מולקולות מורכבות לכדור הארץ, מה שנתן דחף להתחיל חיים. לכן המחקר שלהם חשוב להבנת התהליכים הפיזיקליים הבסיסיים שלוקחים חלק בארגון החומר האורגני ביקום.

טביעת רגל כימית לא ידועה

ספקטרוסקופיה חיונית לחיפוש וזיהוי של פולרנים בחלל. ספקטרוסקופיה מאפשרת לנו לחקור את החומר המרכיב את היקום על ידי ניתוח טביעות הרגל הכימיות שנוצרות על ידי אטומים ומולקולות על האור שמגיע אלינו מהם.

מחקר שנערך לאחרונה, שהוביל כולו מה-IAC, ניתח נתונים ספקטרוסקופיים אינפרא אדום שהתקבלו בעבר מטלסקופים בחלל, מהערפילית הפלנטרית Tc1. ספקטרום אלה מציגים קווים ספקטרליים המציינים את נוכחותם של פולרנים, אך מציגים גם פסי אינפרא אדום רחבים יותר, (UIR עבור ראשי התיבות שלהם באנגלית) המתגלים באופן נרחב ביקום, מהגופים הקטנים במערכת השמש ועד לגלקסיות רחוקות.

"הזיהוי של הכימיקל מִין שגורם לפליטת אינפרא אדום זו, הקיימת באופן נרחב ביקום, היה תעלומה אסטרוכימית, למרות שתמיד חשבו שהוא עשיר בפחמן, אחד המרכיבים הבסיסיים של החיים" מסביר מרקו א. גומז מוניוז, חוקר IAC, אשר הוביל את המחקר הזה.

מקור חדש לפולרנים

על מנת לזהות את הרצועות המסתוריות הללו, צוות המחקר שיחזר את פליטת האינפרה-אדום של הערפילית הפלנטרית Tc 1. ניתוח פסי הפליטה הראה נוכחות של גרגירים של פחמן מודרן אמורפי (HAC). תרכובות אלה של פחמן ומימן במצב מאוד לא מסודר, בשפע מאוד במעטפות של כוכבים גוססים, יכולות להסביר את פליטת האינפרא אדום של הערפילית הזו.

"שילבנו לראשונה, את הקבועים האופטיים של HAC, שהתקבלו מניסויי מעבדה, עם מודלים של פוטויוניזציה, ובכך שיחזרנו את פליטת האינפרא אדום של הערפילית הפלנטרית Tc 1, שהיא עשירה מאוד בפולרנים", מסבירה. דומינגו אניבל גרסיה הרננדס, חוקר IAC שהוא מחבר שותף של המאמר.

עבור צוות המחקר, הנוכחות של אותו אובייקט של HAC ופולרנים תומכת בתיאוריה שהפולרנים יכלו להיווצר במהלך תהליך ההרס של גרגרי האבק, למשל על ידי אינטראקציה עם קרינה אולטרה סגולה, שהיא הרבה יותר אנרגטית מאור נראה. .

עם תוצאה זו, המדענים פתחו את הדרך למחקר עתידי המבוסס על שיתוף פעולה בין כימיה מעבדתית ואסטרופיזיקה. "העבודה שלנו מראה בבירור את הפוטנציאל הגדול של מדע בינתחומי, וטכנולוגיה לעשות התקדמות בסיסית באסטרופיזיקה ואסטרוכימיה", מסכם גומז מוניוז.