Spettri infrarossi simulati del fullerene C60 e delle sue 26 forme cationiche. Parametri di simulazione:T =500 K e FWHM =0,03 μm. Le linee verticali tratteggiate sono la posizione di picco delle bande UIE fullerene. I loro valori sperimentali in fase gas corrispondenti dalla tabella 2 in corsivo grassetto. a) Spettri a gamma completa nella gamma di lunghezze d'onda 6–30 μm, b) 5–10 μm e c) Gamma di lunghezze d'onda 10–30 μm. Credito:The Astrophysical Journal (2022). DOI:10.3847/1538-4357/ac75d5
C'è ora finalmente una base teorica plausibile per le origini molecolari e i portatori di almeno alcune delle più importanti bande di emissione infrarossa non identificata (UIE) che hanno disorientato gli astronomi per decenni?
Gli astrofisici teorici e gli astrochimici del Laboratory for Space Research (LSR) e del Dipartimento di Fisica dell'Università di Hong Kong (HKU) sembrano pensarlo, almeno in teoria, in un articolo peer-reviewed appena pubblicato su Il diario astrofisico .
Un team guidato dal Dr. SeyedAbdolreza Sadjadi, membro dell'LSR, e dal professor Quentin Parker, Direttore dell'LSR nel Dipartimento di Fisica, ha ora inserito nel mix alcuni interessanti lavori teorici. Identifica specie altamente ionizzate del famoso buckminsterfullerene a forma di calcio C60 molecola come portatori plausibili di almeno alcune delle bande UIE più importanti ed enigmatiche che hanno sfidato gli astronomi da quando sono state scoperte e studiate per la prima volta oltre 30 anni fa.
In primo luogo, il dottor Sadjadi e il professor Parker hanno dimostrato teoricamente che C60 potrebbe sopravvivere in stati stabili dalla ionizzazione fino a +26 (cioè, 26 dei 60 elettroni nel buckyball vengono rimossi) prima che il buckyball si disintegri (Sadjadi &Parker 2021). Ora hanno mostrato, applicando i primi principi dei calcoli della chimica quantistica, quali firme teoriche del medio infrarosso ci si possono aspettare da queste forme ionizzate di fullerene. I risultati potrebbero finalmente fornire una risoluzione almeno parziale di questo duraturo mistero astrofisico.
Il professor Parker ha dichiarato:"Sono estremamente onorato di aver svolto un ruolo nelle indagini di chimica quantistica sorprendentemente complesse intraprese dal dottor Sadjadi che hanno portato a questi risultati molto entusiasmanti. Riguardano innanzitutto la prova teorica che il fullerene carbonio 60 può sopravvivere a livelli molto elevati livelli di ionizzazione e ora questo lavoro mostra che le firme di emissione infrarossa di tali specie sono un'eccellente corrispondenza per alcune delle più importanti caratteristiche di emissione infrarossa non identificate conosciute. Questo dovrebbe aiutare a rinvigorire quest'area di ricerca."
Il team principale dell'HKU ha scoperto che alcuni di questi fullereni caricati positivamente mostrano forti bande di emissione che corrispondono strettamente alla posizione delle principali caratteristiche di emissione UIE astronomiche a 11,21, 16,40 e 20–21 micrometri (μm). Questo li rende specie bersaglio chiave per l'identificazione delle caratteristiche UIE attualmente non identificate e fornisce una forte motivazione per future osservazioni astronomiche nell'intervallo di lunghezze d'onda del medio infrarosso per testare questi risultati teorici.
Hanno anche scoperto che le firme IR del gruppo di questi C60 i cationi con q=1–6 sono ben separati dalle bande di 6,2 μm, che sono associate a molecole di idrocarburi aromatici liberi/isolati (i cosiddetti IPA, un altro potenziale vettore di UIE). Questo aiuta in modo significativo nella loro identificazione da altri potenziali vettori. Questa scoperta è particolarmente importante per la discriminazione e l'esplorazione della coesistenza di idrocarburi organici complessi e fullereni nelle fonti astronomiche.
Il Dr. Sadjadi ha detto:"Nel nostro primo articolo abbiamo dimostrato teoricamente che i fullereni altamente ionizzati possono esistere e sopravvivere all'ambiente duro e caotico dello spazio. È come chiedere quanta aria puoi spingere fuori da un pallone e la palla mantiene ancora la sua forma In questo articolo, abbiamo lavorato con altri due eminenti astrofisici e scienziati planetari, il professor Yong Zhang e il dottor Chih-Hao Hsia, entrambi ex membri dell'HKU ma ancora affiliati all'LSR, per determinare le note vibrazionali molecolari di una sinfonia celeste, ad es. , le caratteristiche spettrali che questi buckyball ionizzati avrebbero riprodotto/prodotto. Abbiamo quindi cercato di trovarli nello spazio mostrando che le loro note/firme sono facilmente distinguibili dagli IPA". + Esplora ulteriormente
