Формирование молекул, богатых углеродом, в космосе

Большая часть материала является газом, преимущественно водородом, но также присутствуют и другие компоненты, необходимые для образования сложных и довольно важных углеродсодержащих молекул, таких как этилен, бензол, пропинал, метанол и ряд других спиртов, цианидов, простых аминокислот, и даже более крупных молекул (полициклических ароматических углеводородов и фуллеренов), состоящих из пятидесяти или более атомов углерода. Некоторые виды таких молекул, например, цианиды, можно обнаружить в кометах в нашей Солнечной системе.

Одной из важных, но нерешенных на данный момент, проблем для астрономов является процесс формирования этих сложных органических молекул. Ответ, вероятно, необходимо искать в межзвездной пыли. Эти крошечные зерна, составляющие около одного процента от массы межзвездного вещества, состоят в основном из силикатов, содержащих в своей основе углерод, а также ряд других элементов. Эти песчинки, кажется, имеют важное значение для химических процессов, которые происходят в межзвездной среде.

Астрофизики CfA Дэвид Маршалл (David Marshall) и Хоссейн Садегпур (Hossein Sadeghpour) использовали новое поколение суперкомпьютеров (кластер суперкомпьютеров «Одиссей» Гарвардского университета), чтобы имитировать процессы, позволяющие атомам, находящимся в космическом пространстве, объединяться и формировать богатые углеродом молекулы, как в газовой среде, так и в присутствии пылинок. В компьютерной модели изучалось поведение 4 128 атомов (что намного плотнее, чем фактическая плотность межзвездного вещества) при температурах от 100° до 3 000° К.

Ученые считают, что при низких температурах наличие зерен помогает более быстрому росту молекул, чем в чистой газовой среде. Также исследователи отметили тот факт, что температура является основным фактором, определяющим геометрическую сложность молекулярной структуры соединений. Исследование содержит важные новые идеи относительно образования крупных богатых углеродом молекул. Исследователи пришли к выводу, что при низких температурах у соединений не хватает энергии, чтобы прилипать к поверхности частиц, в то время как при температурах выше 1 000° К они, как правило, прилипают к поверхности и образуют большие изолированные кластеры, которые могут развиться в более сложные структуры, такие как фуллерены.

------------