Forskare har visat hur en gas flyr ut från is vid en extremt kall temperatur, ger insikt om stjärnbildning i interstellära moln. Mekanismen genom vilken vätesulfid frigörs som gas i interstellära molekylära moln beskrivs av forskare i Japan och Tyskland, i journalen Natur astronomi . Processen, känd som kemisk desorption, är effektivare än man tidigare trott, och detta har implikationer för förståelsen av stjärnbildning i molekylära moln.

Molekylära moln är sällsynta, men är viktiga regioner där molekyler bildas och utvecklas. I det kallare, tätare områden, och under rätt förutsättningar, stjärnor bildas. Teoretiskt sett, i molekylära moln vid temperaturer på 10 Kelvin, alla molekyler utom väte och helium ska låsas in i is på dammytan, inte svävar fritt omkring. Dock, observationer har visat att så inte är fallet.

Att förstå hur molekyler frigörs från damm vid låga temperaturer är avgörande för att förklara hur kemikalier utvecklas i sådana kalla moln. Upplösning av partiklar från is på grund av ultraviolett strålning, en process som kallas fotodesorption, har visat sig spela en roll i vissa delar av de massiva molnen. Dock, detta skulle vara ineffektivt i mörker, tätare områden där stjärnor bildas.

Forskare har antagit att kemisk desorption fungerar i dessa områden, frigör partiklar med överskottsenergi från en kemisk reaktion. Idén kom först för 50 år sedan, men forskare hade inte gett bevis för processen förrän nu. Forskargruppen ledd av Yasuhiro Oba och Naoki Watanabe från Hokkaido University i Japan, i samarbete med universitetet i Stuttgart i Tyskland, skapa förutsättningar för att utreda.

Använda ett experimentellt system som innehåller amorft fast vatten vid 10 Kelvin och svavelväte (H2S), teamet exponerade H2S för väte och övervakade reaktionen med infraröd absorptionsspektroskopi. Experimentet visade att desorptionen orsakas av väte som interagerar med H2S och reaktionen är därför kemisk. De kunde kvantifiera desorption efter reaktionen, och fann att det var en mycket effektivare process än tidigare uppskattat.

Detta arbete är den första infraröda in-situ mätningen av kemisk desorption, och ger detaljerade beskrivningar under reaktioner som är nyckeln till att förstå interstellär svavelkemi. "Interstellär kemi är av stor betydelse för att förstå bildandet av stjärnor, samt vatten, metanol och möjligen till mer komplexa molekylarter, " säger Watanabe. Ett viktigt steg framåt inom områdena astronomi och kemi, experimentupplägget kan nu användas för att undersöka andra molekyler i framtiden.