Обрабатывая вращательные спектры, полученные радиотелескопом Грин-Бэнк при изучении молекулярного облака Тельца, ученые обнаружили в них полосы излучения 1- и 2-цианонафталина. Теоретические расчеты путей образования этих полициклических ароматических углеводородов в условиях холодного молекулярного облака вдали от звезд позволили авторам сделать вывод о том, что идентифицированные вещества могли остаться после гибели звезды и далее образовываться из малых молекул в газовой фазе. Результаты исследования опубликованы в Science.
На сегодняшний день считается, что от десяти до 25 процентов углерода в межзвездном пространстве существует в виде полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) — веществ, которые состоят из соединенных между собой бензольных фрагментов. Причем обычно суммарное излучение этих соединений обнаруживается в спектрах, полученных при изучении межзвездной среды недалеко от места гибели звезд. Однако сигналы этих молекул в инфракрасной области настолько плохо разрешимы, что обнаружить отдельные молекулы ПАУ ученым еще не удалось.
Большинство химических соединений в космосе смогли идентифицировать с помощью вращательной спектроскопии на радиочастотах. Бретт Макгуайр (Brett McGuire) с коллегами из Массачусетского технологического института в поисках ПАУ проанализировали вращательные спектры радиотелескопа Грин-Бэнк, который исследовал молекулярное облако Тельца в диапазоне частот от восьми до 33,5 гигагерц. Предполагается, что линии большинства ароматических молекул в этой области наиболее интенсивные, при условии, что температура молекулярного облака от пяти до десяти кельвин. В спектрах, зарегистрированных радиотелескопом, исследователи искали производные нафталина C10H8, который представляет собой два бензольных кольца, соединенных по одному ребру.
Сравнивая данные, полученные радиотелескопом со спектрами, полученными при изучении ПАУ на Земле, можно сделать выводы об их количестве и внутренней энергии в исследуемой области межзвездной среды. В спектре, зарегистрированном радиотелескопом Грин-Бэнк, ученым удалась обнаружить излучение 1-цианонафталина и 2-цианонафталина — молекул нафталина, в которой один из водородов замещен на цианогруппу.
В молекулярном облаке Тельца нет звезд, значит эти соединения либо были образованы там из более мелких молекул, либо являются остатками погибшей звезды. Авторы рассмотрели два возможных варианта образования нафталина в этих условиях: при взаимодействии фенил-радикала с винилацетиленом и при реакции между фенил-радикалом и 1,3-бутадиеном. При расчетах исследователи предполагали, что цианонафталины образуются в газовой фазе, и молекулы CN в системе в избытке. Однако расчетные данные сильно отличаются от экспериментальных. Возможно, в системе было некоторое количество нафталина еще до начала рассмотренных реакций. Расчеты, которые проверяют эту теорию, также не подтвердили ее. Исследователи предполагают, что необходимо учесть и другие пути образования ПАУ, такие как ион-нейтральные реакции, а также вклады каждой из возможных реакций.
По словам авторов, открытие свидетельствует о том, что ПАУ могут образовываться и при более низких температурах, чем предполагали ранее. А значит, не только в местах гибели звезд, но также могут собираться из малых молекул. Однако пути их образования и химическое поведение в межзвездной среде нужно исследовать более подробно.
Состав молекулярных облаков играет важную роль в формировании планет. Прошлой осенью ученые обнаружили в атмосфере Титана цикропропенилдиен — вещество, которое по одной из гипотез образуется в результате фотодиссоциации ПАУ и играет важную роль в образовании более сложных органических молекул.
По информации https://nplus1.ru/news/2021/03/23/pau
Обозрение "Terra & Comp".
