Kemi i det turbulente interstellare medium

Over 200 molekyler er blevet opdaget i rummet, nogle (som Buckminsterfulleren) meget komplekse med kulstofatomer. Udover at være iboende interessant, disse molekyler udstråler varme, hjælper gigantiske skyer af interstellart materiale afkøles og trække sig sammen for at danne nye stjerner. I øvrigt, astronomer bruger strålingen fra disse molekyler til at studere de lokale forhold, for eksempel, som planeter dannes i skiver omkring unge stjerner.

Den relative overflod af disse molekylære arter er et vigtigt, men langvarigt puslespil, afhængig af mange faktorer fra overflod af de grundlæggende elementer og styrken af ​​det ultraviolette strålingsfelt til en skys tæthed, temperatur, og alder. Forekomsten af ​​de små molekyler (dem med to eller tre atomer) er særligt vigtige, da de danner trædesten til større arter, og blandt disse er de, der bærer en nettoladning, endnu vigtigere, da de undergår kemiske reaktioner lettere. Nuværende modeller af det diffuse interstellare medium antager ensartede lag af ultraviolet belyst gas med enten en konstant tæthed eller en tæthed, der varierer jævnt med dybden ind i skyen. Problemet er, at modellernes forudsigelser ofte er uenige med observationer.

Årtiers observationer har også vist, imidlertid, at det interstellare medium ikke er ensartet, men temmelig turbulent, med store variationer i tæthed og temperatur over små afstande. CfA-astronomen Shmuel Bialy ledede et team af videnskabsmænd, der undersøgte mængden af ​​fire nøglemolekyler - H2, Åh ⁺ , H2O ⁺ , og ArH ⁺ -i et supersonisk (med bevægelser, der overstiger lydens hastighed) og turbulent medium. Disse særlige molekyler er både nyttige astronomiske sonder og meget følsomme over for tæthedsudsving, der naturligt opstår i turbulente medier. Med udgangspunkt i deres tidligere undersøgelser af opførsel af molekylært brint (H2) i turbulente medier, forskerne udførte detaljerede computersimuleringer, der inkorporerer en bred vifte af kemiske veje sammen med modeller af supersoniske turbulente bevægelser under en række excitationsscenarier drevet af ultraviolet stråling og kosmiske stråler. Deres resultater, sammenlignet med omfattende observationer af molekyler, vise god enighed. Udvalget af turbulente forhold er bredt og forudsigelserne tilsvarende brede, imidlertid, så mens de nye modeller gør et bedre stykke arbejde med at forklare de observerede intervaller, de kan være tvetydige og forklare en bestemt situation med flere forskellige kombinationer af parametre. Forfatterne argumenterer for yderligere observationer og en næste generation af modeller for at begrænse konklusionerne mere stramt.