Is er nu eindelijk een plausibele theoretische basis voor de moleculaire oorsprong en dragers van ten minste enkele van de meest prominente niet-geïdentificeerde infraroodemissiebanden (UIE) die astronomen decennialang hebben verbijsterd?

De theoretische astrofysici en astrochemici van het Laboratory for Space Research (LSR) en het Department of Physics aan de University of Hong Kong (HKU) lijken dat te denken, althans in theorie, in een peer-reviewed artikel dat zojuist is gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift .

Een team onder leiding van Dr. SeyedAbdolreza Sadjadi, lid van de LSR, en professor Quentin Parker, directeur van de LSR in de afdeling Natuurkunde, heeft nu interessant theoretisch werk in de mix gestopt. Het identificeert sterk geïoniseerde soorten van het beroemde voetbalvormige buckminsterfullereen C₆₀ molecule als plausibele dragers van ten minste enkele van de meest prominente en raadselachtige UIE-banden die astronomen hebben uitgedaagd sinds ze meer dan 30 jaar geleden voor het eerst werden ontdekt en bestudeerd.

Eerst bewezen Dr. Sadjadi en Professor Parker theoretisch dat C₆₀ zou kunnen overleven in stabiele toestanden van ionisatie tot +26 (d.w.z. 26 van de 60 elektronen in de buckyball die worden verwijderd) voordat de buckyball desintegreert (Sadjadi &Parker 2021). Nu hebben ze, door het toepassen van eerste principes kwantumchemische berekeningen, aangetoond welke theoretische midden-infrarood handtekeningen van deze geïoniseerde vormen van fullereen kunnen worden verwacht. De resultaten kunnen eindelijk een gedeeltelijke oplossing bieden voor dit blijvende astrofysische mysterie.

Professor Parker zei:"Ik ben buitengewoon vereerd dat ik een rol heb gespeeld in de verbazingwekkend complexe kwantumchemie-onderzoeken die zijn uitgevoerd door Dr. Sadjadi die tot deze zeer opwindende resultaten hebben geleid. Ze betreffen in de eerste plaats het theoretische bewijs dat fullereenkoolstof 60 kan overleven tot zeer hoge niveaus van ionisatie en nu toont dit werk aan dat de infraroodemissiekenmerken van dergelijke soorten een uitstekende match zijn voor enkele van de meest prominente niet-geïdentificeerde infraroodemissiekenmerken die bekend zijn. Dit zou moeten helpen dit onderzoeksgebied nieuw leven in te blazen."

Het HKU-hoofdteam ontdekte dat sommige van deze positief geladen fullerenen sterke emissiebanden vertonen die nauw overeenkomen met de positie van de belangrijkste astronomische UIE-emissiekenmerken op 11.21, 16.40 en 20-21 micrometer (μm). Dit maakt ze tot belangrijke doelsoorten voor de identificatie van de momenteel niet-geïdentificeerde UIE-kenmerken en vormt een sterke motivatie voor toekomstige astronomische waarnemingen over het midden-infraroodgolflengtebereik om deze theoretische bevindingen te testen.

Ze ontdekten ook dat de IR-handtekeningen van de groep van deze C₆₀ kationen met q =1-6 zijn goed gescheiden van de banden van 6,2 m, die zijn geassocieerd met vrije / geïsoleerde aromatische koolwaterstofmoleculen (zogenaamde PAK's, een andere potentiële drager van UIE). Dit helpt aanzienlijk bij hun identificatie van andere potentiële dragers. Deze bevinding is vooral belangrijk voor het onderscheiden en onderzoeken van het naast elkaar bestaan ​​van complexe organische koolwaterstoffen en fullerenen in astronomische bronnen.

Dr. Sadjadi zei:"In ons eerste artikel hebben we theoretisch laten zien dat sterk geïoniseerde fullerenen kunnen bestaan ​​en de harde en chaotische omgeving van de ruimte kunnen overleven. Het is alsof je vraagt ​​hoeveel lucht je uit een voetbal kunt duwen en de bal nog steeds zijn vorm behoudt In dit artikel werkten we samen met twee andere vooraanstaande astrofysici en planetaire wetenschappers Professor Yong Zhang en Dr. Chih-Hao Hsia, beiden ex-HKU-medewerkers maar nog steeds aangesloten bij de LSR, om de moleculaire trillingsnoten van een hemelse symfonie te bepalen, d.w.z. , de spectrale kenmerken die deze geïoniseerde buckyballs zouden spelen/produceren. We hebben ze vervolgens in de ruimte opgejaagd en laten zien dat hun noten / handtekeningen gemakkelijk te onderscheiden zijn van PAK's. " + Verder verkennen

Orion Bar-regio in detail onderzocht door Russische astronomen