Образование богатых углеродом молекул

Пространство между звездами не является пустым оно содержит большое количество диффузного материала, составляющего примерно 5-10% от общей массы нашей Галактики (не считая тёмную материю).

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.

Довольно важной, но нерешённой на данный момент проблемой для астрономов, является процесс формирования этих сложных органических молекул. Ответ, вероятно, необходимо искать в межзвёздной пыли. Эти крошечные “зёрна”, составляющие около одного процента от массы межзвёздного 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 межзвёздной среде. Астрофизики CfA Дэвид Маршалл (David Marshall) и Хоссейн Садегпур (Hossein Sadeghpour) использовали новое поколение суперкомпьютеров (Одиссея, Гарвард), 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 4128 атомов (что намного плотнее чем фактическая плотность межзвёздного вещества) при температурах от 100 до 3000 градусов Кельвина. Учёные считают, что при низких температурах наличие зёрен помогает более быстрому росту молекул, нежели 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 1000 градусов Кельвина они, как правило, прилипают к поверхности и образуют большие изолированные кластеры, которые могут развиться в более сложные структуры, такие как, например, фуллерены.

• Грибы как компьютерные чипы: учёные создают «живую память» из шиитаке
• Учёные создали трёхслойное микрофлюидное устройство для сверхэффективного охлаждения электроники
• Обычный кристалл оказался идеальным материалом для технологий на сверхнизких температурах
• Учёные научились превращать снимки атомно-силового микроскопа в точные 3D-модели движений белков
• Учёные создали уникальный гидрогель для «неклонируемых» меток безопасности
• Роботы нового поколения: в Caltech создали систему, которая может ходить, ездить и летать
• Учёные создали 3D-печатные материалы, которые полностью гасят вибрации
• Квантовые кристаллы: как учёные из Оберна открыли путь к новой технологической революции