Článek
Astrofyzikální ústav Kanárských ostrovů (IAC), který zkombinoval laboratorní chemii s astrofyzikou, poprvé ukázal, že zrnka prachu tvořená uhlíkem a vodíkem ve vysoce neuspořádaném stavu, známém jako HAC, se mohou zúčastnit tvorby fullerenů, molekul uhlíku, které mají klíčový význam pro rozvoj života ve vesmíru. Výsledky byly publikovány v prestižním časopise Astronomy & Astrophysics.
Fullereny jsou uhlíkové molekuly, které jsou velmi velké, složité a vysoce odolné. Jejich atomy jsou organizovány v trojrozměrných sférických strukturách se vzorem střídajících se šestiúhelníků a pětiúhelníků ve tvaru fotbalového míče (fulereny C60) nebo ragbyového míče (fulereny C70).
Tyto molekuly byly objeveny v laboratoři v roce 1985, což jejich třem objevitelům o 11 let později zajistilo Nobelovu cenu za chemii. Od té doby došlo k mnoha pozorovacím důkazům jejich existence ve vesmíru, zejména v oblacích plynu kolem starých, umírající hvězd o velikosti Slunce, nazývaných planetární mlhoviny, které byly vytlačeny z vnějších vrstev hvězd ke konci jejich životů.
Vzhledem k tomu, že tyto molekuly jsou vysoce stabilní a je obtížné je zničit, má se za to, že fullereny mohou fungovat jako klece pro jiné molekuly a atomy, takže mohly na Zemi přinést složité molekuly, které daly impuls k zahájení života. Jejich studium je tedy důležité pro pochopení základních fyzikálních procesů, které se podílejí na organizaci organického materiálu ve vesmíru.
Neznámá chemická stopa
Spektroskopie je nezbytná pro hledání a identifikaci fullerenů ve vesmíru. Sektroskopie nám umožňuje studovat materiál tvořící vesmír analýzou chemických stop vytvořených atomy a molekulami na světle, které k nám z nich dopadá.
Nedávná studie, vedená výhradně IAC, analyzovala infračervená spektroskopická data získaná dříve z dalekohledů ve vesmíru, z planetární mlhoviny Tc1. Tato spektra ukazují spektrální čáry indikující přítomnost fullerenů, ale také širší infračervené pásy (UIR pro jejich iniciály v angličtině), které jsou široce detekovány ve vesmíru, od malých těles ve sluneční soustavě po vzdálené galaxie.
„Identifikace chemického druhu, který způsobuje tuto infračervenou emisi, široce přítomnou ve vesmíru, byla astrochemickou záhadou, i když se vždy považovalo za pravděpodobné, že je bohatá na uhlík, jeden ze základních prvků života,“ vysvětluje Marco A. Gómez Muñoz, výzkumník IAC, který vedl tuto studii.
Nový původ fullerenů
Za účelem identifikace těchto záhadných pásů výzkumný tým reprodukoval infračervenou emisi planetární mlhoviny Tc 1. Analýza emisních pásů ukázala přítomnost zrn amorfního hydrogenovaného uhlíku (HAC). Tyto sloučeniny uhlíku a vodíku ve vysoce neuspořádaném stavu, velmi hojné v obalech umírajících hvězd, mohou vysvětlit infračervenou emisi této mlhoviny.
„Poprvé jsme spojili optické konstanty HAC získané z laboratorních experimentů s modely fotoionizace a tímto způsobem jsme reprodukovali infračervenou emisi planetární mlhoviny Tc 1, která je velmi bohatá na fullereny,“ vysvětluje Domingo Anibal García Hernández, výzkumník IAC, který je spoluautorem článku.
Pro výzkumný tým přítomnost HAC a fullerenů ve stejném objektu podporuje teorii, že fullereny mohly vzniknout během procesu destrukce prachových zrn, například interakcí s ultrafialovým zářením, které je mnohem energetičtější než viditelné světlo.
S tímto výsledkem vědci otevřeli cestu pro budoucí výzkum založený na spolupráci mezi laboratorní chemií a astrofyzikou. „Naše práce jasně ukazuje velký potenciál interdisciplinární vědy a technologie k dosažení základních pokroků v astrofyzice a astrochemii,“ uzavírá Gómez Muñoz.
*Fullereny jsou molekuly tvořené atomy uhlíku uspořádanými do vrstvy z pěti- a šestiúhelníků s atomy ve vrcholech, která je prostorově svinuta do uzavřeného tvaru (nejčastěji do tvaru koule nebo elipsoidu). Vzhledem k této struktuře jsou mimořádně odolné vůči vnějším fyzikálním vlivům. V dutině molekuly fullerenu může být uzavřený jiný atom, několik atomů či malá molekula. (Zdroj: Wikipedia)
-ima-
- - - - - - - -
Článek byl upraven z tiskové zprávy IAC, studie byla zveřejněna v časopise Astronomy & Astrophysics, MA Gómez-Muñoz et al. „Hydrogenovaná amorfní uhlíková zrna jako alternativní nosič 9–13 μm plošiny ve fullerenové planetární mlhovině Tc 1“. A&A, svazek 682, L18, únor 2024. DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202349087
