Astrofysici weten dat ijzer (chemisch symbool:Fe) een van de meest voorkomende elementen in het universum is, na lichtgewicht elementen zoals waterstof, koolstof, en zuurstof. IJzer wordt meestal in gasvorm aangetroffen in sterren zoals de zon, en in meer gecondenseerde vorm in planeten zoals de aarde.

IJzer in interstellaire omgevingen moet ook gebruikelijk zijn, maar astrofysici detecteren alleen lage niveaus van de gasvormige soort. Dit houdt in dat het ontbrekende ijzer bestaat in een soort vaste vorm of moleculaire toestand, maar het identificeren van zijn schuilplaats is decennia lang ongrijpbaar gebleven.

Een team van kosmochemici aan de Arizona State University, met steun van de W.M. Stichting Keck, beweert nu dat het mysterie eenvoudiger is dan het lijkt. Het strijkijzer ontbreekt niet echt, ze zeggen. In plaats daarvan verbergt het zich in het volle zicht. Het ijzer is gecombineerd met koolstofmoleculen om moleculaire ketens te vormen die ijzerpseudocarbynen worden genoemd. De spectra van deze ketens zijn identiek aan de veel voorkomende ketens van koolstofmoleculen, lang bekend als overvloedig aanwezig in de interstellaire ruimte.

Het werk van het team werd eind juni gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

"We stellen een nieuwe klasse moleculen voor die waarschijnlijk wijdverspreid zullen zijn in het interstellaire medium, " zei Pilarasetty Tarakeshwar, universitair hoofddocent aan de ASU's School of Molecular Sciences. Zijn co-auteurs, Peter Buseck en Frank Timmes, zijn beide in ASU's School of Earth and Space Exploration; Buseck, een ASU Regents Professor, is ook in de School of Molecular Sciences met Tarakeshwar.

Het team onderzocht hoe clusters die slechts een paar atomen van metallisch ijzer bevatten, zich kunnen verbinden met ketens van koolstofmoleculen om moleculen te produceren die beide elementen combineren.

Recent bewijs verkregen uit sterrenstof en meteorieten wijst op het wijdverbreide voorkomen van clusters van ijzeratomen in de kosmos. In de extreem koude temperaturen van de interstellaire ruimte, deze ijzerclusters werken als diepvriesdeeltjes, waardoor koolstofketens van verschillende lengtes eraan kunnen blijven kleven, waardoor andere moleculen worden geproduceerd dan die kunnen voorkomen in de gasfase van ijzer.

zei Tarakeshwar, "We hebben berekend hoe de spectra van deze moleculen eruit zouden zien, en we ontdekten dat ze spectroscopische handtekeningen hebben die bijna identiek zijn aan koolstofketenmoleculen zonder ijzer." Hij voegde eraan toe dat hierdoor, "Eerdere astrofysische waarnemingen hadden deze koolstof-plus-ijzermoleculen over het hoofd kunnen zien."

Dat betekent, zeggen de onderzoekers, het ontbrekende ijzer in het interstellaire medium is eigenlijk duidelijk zichtbaar, maar doet zich voor als gewone koolstofketenmoleculen.

Het nieuwe werk kan ook een andere langdurige puzzel oplossen. Koolstofketens met meer dan negen atomen zijn onstabiel, legt het team uit. Toch hebben waarnemingen complexere koolstofmoleculen in de interstellaire ruimte gedetecteerd. Hoe de natuur deze complexe koolstofmoleculen bouwt uit eenvoudigere koolstofmoleculen is jarenlang een mysterie geweest.

Buseck uitgelegd, "Langere koolstofketens worden gestabiliseerd door de toevoeging van ijzerclusters." Dit opent een nieuwe weg voor het bouwen van complexere moleculen in de ruimte, zoals polyaromatische koolwaterstoffen, waarvan naftaleen een bekend voorbeeld is, het belangrijkste ingrediënt in mottenballen.

zei Timmes, "Ons werk biedt nieuwe inzichten in het overbruggen van de gapende kloof tussen moleculen met negen of minder koolstofatomen en complexe moleculen zoals C60 buckminsterfullereen, beter bekend als 'buckyballs'."