Космические "баксиболлы" могут быть источником загадочного инфракрасного излучения

Возможно, ученые только что обнаружили источник загадочного инфракрасного свечения, исходящего от звезд и облаков межзвездной пыли и газа.

Эти полосы неопознанного инфракрасного излучения (UIE) озадачивали ученых на протяжении десятилетий; согласно новой теоретической работе, по крайней мере, некоторые из этих полос могут быть произведены высокоионизированным бакминстерфуллереном, более известным как баксиболл.

"Для меня большая честь участвовать в удивительно сложных исследованиях в области квантовой химии, проведенных доктором Саджади, которые привели к этим очень интересным результатам", - сказал астрофизик Квентин Паркер из Лаборатории космических исследований Гонконгского университета.

"Сначала они теоретически доказали, что фуллерен - углерод 60 - может выживать при очень высоких уровнях ионизации, а теперь эта работа показывает, что сигнатуры инфракрасного излучения от таких видов отлично совпадают с некоторыми из наиболее известных неопознанных инфракрасных признаков. Это должно помочь вновь оживить эту область исследований".

Бакминстерфуллерен (C60) - это молекула, состоящая из 60 атомов углерода, расположенных в форме футбольного мяча или футбольного мяча. Здесь, на Земле, его можно найти в саже - углеродном остатке, остающемся после сжигания органических веществ.

В космосе молекула была положительно обнаружена лишь недавно: в 2010 году она была обнаружена в туманности, в 2012 году - в газе вокруг звезды, а в 2019 году - в плотном газе, который дрейфует в "пустом" пространстве между звездами.

Неясно, как именно баккиболы попадают туда, хотя последние исследования показывают, что они (как и многие другие вещи) образуются в умирающих звездах. Однако с тех пор, как они там оказались, ученые с интересом изучают их свойства и то, что может произойти с ними в большой Вселенной.

Ранее Паркер и его коллега, астрофизик Сейед-Абдолреза Саджади, также из Лаборатории космических исследований, показали, что баккиболы могут принимать на себя довольно сильные удары в суровых условиях космоса.

В частности, они могут стать высокоионизированными - процесс добавления или удаления электронов. До 26 электронов может быть вычтено из баккибола, прежде чем он разрушится.

В этом исследовании не рассматривался вопрос о том, как такой уровень ионизации может повлиять на свет, излучаемый шариками. Саджади, Паркер и их коллеги Чих-Хао Хсиа и Юн Чжан, также работающие в Лаборатории космических исследований, отправились на поиски.

Они провели серию квантово-химических расчетов, чтобы определить длины волн, в которых могут быть видны эти молекулы.

Затем они сравнили полученные результаты с данными инфракрасных наблюдений шести объектов, включая звезды и туманности. Результаты, по словам исследователей, интересны и провокационны.

Команда обнаружила, что ионизированные баккиболы, вероятно, излучают свет в среднем инфракрасном диапазоне на некоторых ключевых длинах волн, связанных с UIE - 11,21, 16,40 и 20-21 микрометр.

Что еще более важно, излучение баксиболов с 1-6 удаленными электронами можно очень легко отличить от инфракрасного излучения другого типа молекул углерода, полициклических ароматических углеводородов, или ПАУ, которые связаны с полосой 6,2 микрометра.

Поскольку ПАУ являются еще одним кандидатом на перенос UIE, это означает, что баксиболы не только являются сильным кандидатом, но и могут быть легко отличимы от других потенциальных переносчиков.

Команда считает, что это исследование дает веские основания для будущих наблюдений в среднем инфракрасном диапазоне длин волн, чтобы помочь отследить и идентифицировать UIE, связанные с ионизированным бакминстерфуллереном.

"В нашей первой работе мы теоретически показали, что высокоионизированные фуллерены могут существовать и выживать в суровой и хаотичной среде космоса. Это все равно, что спросить, сколько воздуха можно вытолкнуть из футбольного мяча, и мяч все равно сохранит свою форму", - сказал Саджади.

"В этой работе мы работали с двумя другими ведущими астрофизиками и планетологами... чтобы определить молекулярные колебательные ноты небесной симфонии, т.е. спектральные особенности, которые будут играть/производить эти ионизированные шарики. Затем мы охотились за ними в космосе, и оказалось, что их ноты/признаки легко отличить от ПАУ".

Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.