Загадка диффузных межзвездных полос

Одной из самых интригующих научных проблем астрохимии является загадка диффузных межзвездных полос (DIB), группы из более чем 400 полос поглощения, наблюдаемых в спектре света, который достигает Земли, пройдя прежде через межзвездную среду.

Несмотря на активные исследования, ведущиеся в течение нескольких последних десятилетий, причины возникновения полос DIB до сих пор остаются невыясненными, хотя существуют признаки, указывающие на то, что появление этих спектральных полос может быть связано с присутствием крупных полиароматических молекул в межзвездном пространстве. Новые эксперименты, проведенные сотрудниками Института Макса Борна, Германия, подкрепили эту теорию новыми доказательствами.

Среди углеводородов, являющихся возможными носителями DIB, полициклические ароматические углеводороды (PAH) представляются наиболее многообещающими кандидатами. Присутствие молекул PAH прежде было зафиксировано во многих астрономических объектах, а также в межзвездной среде Млечного пути. Однако ширины полос DIB, связанные с временами жизни возбужденных состояний молекул, поглощающих фотоны света, обычно рассматриваются астрономическим сообществом как аргумент против рассмотрения молекул PAH как источников полос DIB.

В новом исследовании команда ученых во главе с А. Марчиниаком поставила эксперимент, который продемонстрировал, что времена жизни возбужденных состояний небольших и среднего размера молекул PAH (таких как нафталин, антрацен, пирен и тетрацен) согласуются с таковыми для полос DIB.

В этом эксперименте молекула PAH подвергалась воздействию импульса жесткого ультрафиолетового излучения, выбивающего из молекулы один электрон и вместе с тем возбуждающего оставшийся молекулярный ион.

Затем образовавшийся молекулярный ион подвергался воздействию импульса инфракрасного излучения, и время жизни возбужденного состояния молекулы определялось по числу фотонов инфракрасного излучения, требуемых для выбивания еще одного электрона из молекулярного иона, образовавшегося в результате первичного облучения молекулы ультрафиолетом. Результаты этого опыта показали, что молекулы PAH хорошо подходят на роль источников полос DIB.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.