Een nieuwe studie in Fysieke beoordelingsbrieven onthult dat de reeks van infrarode (IR) bandpieken, gezamenlijk bekend als de kosmische niet-geïdentificeerde IR-emissie, ontstaat als gevolg van het golfachtige gedrag van gedelokaliseerde elektronen in koolwaterstofverbindingen. Een essentieel aspect van deze verbindingen is dat ze structurele transformaties ondergaan die worden veroorzaakt door absorptie van sterrenlicht. Deze transformaties beschreven als defecten beïnvloeden de golfbeweging van gedelokaliseerde elektronen, dat is, elektronen die vrij bewegen over meerdere koolstof-koolstofbindingen in koolwaterstoffen van het aromatische type. De studie suggereert dat de spectrale kenmerken van de kosmische emissie integraal worden verklaard door de beweging van gedelokaliseerde elektronen rond structurele defecten te beschrijven. Deze uitkomst biedt een fysiek raamwerk dat in staat is om een ​​volledig scala aan observationele spectrale details in deze al lang bestaande wetenschappelijke kwestie te verklaren.

Een lang besproken kosmisch fenomeen geassocieerd met sterrenstof is het universele voorkomen van infrarode emissiepiekkenmerken, gezamenlijk bekend als Unidentified Infrared Emission (UIE)-banden. Al decenia, deze kosmische emissie is verklaard op basis van vlakke polycyclische aromatische koolwaterstof (PAK) moleculen die vrij in de ruimte zweven. Echter, toenemend bewijs ondersteunt het idee dat het afkomstig is van dezelfde amorfe koolwaterstoffen van sterrenstof die zijn bemonsterd uit meteorieten. Toch blijven er veel vragen. Vooral, onderzoekers vragen zich af wat de gemiddelde chemische structuur is van sterrenstofverbindingen die verantwoordelijk zijn voor dit fenomeen. Is het mogelijk om de waargenomen spectrale kenmerken te verklaren op basis van een dergelijke structuur?

In de ruimte, verbindingen worden verondersteld aromatische koolstof te bevatten in de vorm van gefuseerde hexagonale ringen, die op kippengaas lijken. Deze aromatische eenheden warmen op bij het absorberen van sterrenlicht, en vervolgens gekoeld door infraroodemissie bij energieën die overeenkomen met de frequenties waarop de aromatische koolstofbindingen trillen. Bovendien, absorptie van sterrenlicht kan ook structurele (fotochemische) veranderingen veroorzaken waarbij hexagonale ringen andere geometrieën aannemen die als defecte ringen worden beschouwd.

De nieuwe studie op basis van de dichtheidsfunctionaaltheorie laat zien dat gedelokaliseerde elektronenoscillaties de trillingen van aromatische koolstofbindingen versterken. Dit effect kan de bandfluxvariaties van de kosmische emissie verklaren, en het komt naar voren dankzij het golfkarakter van elektronen. Opmerkelijk, er is verder gevonden dat het opnemen van defecten in aromatische eenheden de gedelokaliseerde elektronengolfoscillatie beïnvloedt op manieren die emissiefrequenties afstemmen op spectrale bereiken die lijken op waargenomen bandpatronen. Voor lange tijd, eenvoudige vlakke structuren, zoals PAK's, zijn genomen als de oorsprong van de emissie, maar deze attributie geeft geen inzicht in de manier waarop deze bandpatronen ontstaan. Nutsvoorzieningen, omdat defecten een natuurlijk gevolg zijn van de sterlichtverwerking van stof in de ruimte, dit resultaat biedt een coherent fysiek raamwerk dat een volledig scala aan spectrale patroonkenmerken van de kosmische emissie kan verklaren naarmate de chemische structuur van de verbindingen verandert.

Deze studie geeft fundamenteel inzicht in de chemische structuur van de betrokken verbindingen. De gedelokaliseerde elektronengolfoscillatie (en dus de kosmische emissie) hangt sterk af van de structurele randgeometrie van aromatische eenheden. Dit legt strikte beperkingen op aan de chemische structuur, aangezien de waargenomen banden er vrij gelijkaardig uitzien, ongeacht het type astrofysische bron. Om deze gelijkenis te verklaren, de studie bespreekt dat aromatische eenheden, ongeacht hun randen, zou moeten bestaan ​​​​onder opsluiting door een ongeordend medium gemaakt van verzadigde koolwaterstofketens (alifatische stoffen), die de elektronische golfbeweging aan de randgrenzen zou kunnen opheffen (vanwege golfinterferenties). Dit verschaft een compatibel mechanisme dat in staat is om de waargenomen regelmatigheid van de emissieband te verklaren. Als gevolg hiervan, dit houdt in dat de verbindingen die verantwoordelijk zijn voor de kosmische emissie amorfe structuren zijn die bestaan ​​uit een ongeordende verweven opstelling van aromaten en alifatische verbindingen in overeenstemming met de interpretatie van sterrenstof.