Finns det nu äntligen någon rimlig teoretisk grund för det molekylära ursprunget och bärarna av åtminstone några av de mest framträdande banden för oidentifierad infraröd emission (UIE) som har mystifierat astronomer i årtionden?

De teoretiska astrofysikerna och astrokemisterna vid Laboratory for Space Research (LSR) och Institutionen för fysik vid University of Hong Kong (HKU) tycks tycka det, åtminstone i teorin, i en peer-reviewed artikel som just publicerats i The Astrophysical Journal .

Ett team ledd av Dr. SeyedAbdolreza Sadjadi, medlem av LSR, och professor Quentin Parker, chef för LSR vid institutionen för fysik, har nu placerat en del intressant teoretiskt arbete i mixen. Den identifierar starkt joniserade arter av den berömda fotbollsformade buckminsterfulleren C₆₀ molekyl som rimliga bärare av åtminstone några av de mest framträdande och gåtfulla UIE-banden som har utmanat astronomer sedan de först upptäcktes och studerades för över 30 år sedan.

Först bevisade Dr Sadjadi och professor Parker teoretiskt att C₆₀ skulle kunna överleva i stabila tillstånd från jonisering upp till +26 (dvs. 26 av de 60 elektronerna i buckyballen tas bort) innan buckyballen sönderfaller (Sadjadi &Parker 2021). Nu har de visat, genom att tillämpa första principerna kvantkemiska beräkningar, vilka teoretiska mellaninfraröda signaturer av dessa joniserade former av fulleren som kan förväntas. Resultaten kan äntligen ge åtminstone en partiell upplösning av detta bestående astrofysiska mysterium.

Professor Parker sa:"Jag är oerhört hedrad över att ha spelat en del i de häpnadsväckande komplexa kvantkemiundersökningar som genomförts av Dr. Sadjadi som har lett till dessa mycket spännande resultat. De gäller först det teoretiska beviset att fullerenkol 60 kan överleva till mycket höga nivåer. nivåer av jonisering och nu visar detta arbete att infraröda emissionssignaturer från sådana arter är en utmärkt matchning för några av de mest framträdande oidentifierade infraröda emissionsfunktionerna som är kända. Detta borde hjälpa till att återuppliva detta forskningsområde."

HKU:s ledningsgrupp fann att några av dessa positivt laddade fullerener visar starka emissionsband som nära matchar positionen för viktiga astronomiska UIE-emissionsegenskaper vid 11.21, 16.40 och 20–21 mikrometer (μm). Detta gör dem till viktiga målarter för identifiering av de för närvarande oidentifierade UIE-egenskaperna och ger stark motivation för framtida astronomiska observationer över det mellaninfraröda våglängdsområdet för att testa dessa teoretiska fynd.

De fann också att IR-signaturerna för gruppen av dessa C₆₀ katjoner med q=1–6 är väl separerade från 6,2 μm-banden, som är associerade med fria/isolerade aromatiska kolvätemolekyler (så kallade PAH, en annan potentiell bärare av UIE). Detta underlättar avsevärt deras identifiering från andra potentiella transportörer. Detta fynd är särskilt viktigt för diskriminering och utforskning av samexistensen av komplexa organiska kolväten och fullerener i astronomiska källor.

Dr Sadjadi sa:"I vår första uppsats visade vi teoretiskt att starkt joniserade fullerener kan existera och överleva rymdens hårda och kaotiska miljö. Det är som att fråga hur mycket luft du kan trycka ut ur en fotboll och bollen behåller fortfarande sin form I den här artikeln arbetade vi med två andra ledande astrofysiker och planetforskare professor Yong Zhang och Dr Chih-Hao Hsia, båda före detta HKU-anställda men fortfarande anslutna till LSR, för att bestämma de molekylära vibrationstonerna för en himmelssymfoni, dvs. , de spektrala egenskaperna som dessa joniserade buckyballs skulle spela/producera. Vi letade sedan efter dem i rymden och visade att deras anteckningar/signaturer är lätta att skilja från PAH." + Utforska vidare

Orion Bar-regionen undersökt i detalj av ryska astronomer