Infrarøde spektre af stærkt positivt ladede C60 fullerener og deres relevans for uidentificeret infrarød emission

Er der nu langt om længe et eller andet plausibelt teoretisk grundlag for den molekylære oprindelse og bærere af i det mindste nogle af de mest fremtrædende uidentificerede infrarøde emissionsbånd (UIE), som har mystificeret astronomer i årtier?

De teoretiske astrofysikere og astrokemikere ved Laboratory for Space Research (LSR) og Institut for Fysik ved University of Hong Kong (HKU) synes at mene det, i det mindste i teorien, i en peer-reviewed artikel, der netop er offentliggjort i The Astrophysical Journal .

Et hold ledet af Dr. SeyedAbdolreza Sadjadi, medlem af LSR, og professor Quentin Parker, direktør for LSR i Institut for Fysik, har nu lagt noget interessant teoretisk arbejde ind i blandingen. Den identificerer stærkt ioniserede arter af den berømte fodboldformede buckminsterfulleren C₆₀ molekyle som plausible bærere af i det mindste nogle af de mest fremtrædende og gådefulde UIE-bånd, der har udfordret astronomer, siden de først blev opdaget og undersøgt for over 30 år siden.

For det første beviste Dr. Sadjadi og professor Parker teoretisk, at C₆₀ kunne overleve i stabile tilstande fra ionisering op til +26 (dvs. 26 af de 60 elektroner i buckyballen fjernes), før buckyballen går i opløsning (Sadjadi &Parker 2021). Nu har de vist, ved at anvende første principper kvantekemiske beregninger, hvilke teoretiske mid-infrarøde signaturer af disse ioniserede former af fulleren, der kan forventes. Resultaterne kan endelig give i det mindste en delvis løsning af dette vedvarende astrofysiske mysterium.

Professor Parker sagde:"Jeg er ekstremt beæret over at have spillet en rolle i de forbavsende komplekse kvantekemiske undersøgelser udført af Dr. Sadjadi, som har ført til disse meget spændende resultater. De vedrører først og fremmest det teoretiske bevis på, at fulleren carbon 60 kan overleve til meget høje niveauer. niveauer af ionisering, og nu viser dette arbejde, at infrarøde emissionssignaturer fra sådanne arter er et glimrende match for nogle af de mest fremtrædende uidentificerede infrarøde emissionsegenskaber, der er kendt. Dette burde hjælpe med at puste nyt liv i dette forskningsområde."

HKU-lederholdet fandt ud af, at nogle af disse positivt ladede fullerener viser stærke emissionsbånd, der nøje matcher positionen af ​​de vigtigste astronomiske UIE-emissionsfunktioner ved 11.21, 16.40 og 20-21 mikrometer (μm). Dette gør dem til nøglemålarter til identifikation af de aktuelt uidentificerede UIE-træk og giver stærk motivation til fremtidige astronomiske observationer på tværs af det mellem-infrarøde bølgelængdeområde for at teste disse teoretiske fund.

De fandt også, at IR-signaturerne for gruppen af ​​disse C₆₀ kationer med q=1-6 er godt adskilt fra 6,2 μm båndene, der er forbundet med frie/isolerede aromatiske carbonhydridmolekyler (såkaldte PAH'er, en anden potentiel bærer af UIE). Dette hjælper væsentligt med deres identifikation fra andre potentielle transportører. Denne opdagelse er særlig vigtig for diskrimination og udforskning af sameksistensen af ​​komplekse carbonhydrider og fullerener i astronomiske kilder.

Dr. Sadjadi sagde:"I vores første papir viste vi teoretisk, at stærkt ioniserede fullerener kan eksistere og overleve det barske og kaotiske miljø i rummet. Det er som at spørge, hvor meget luft du kan skubbe ud af en fodbold, og bolden bevarer stadig sin form. I dette papir arbejdede vi sammen med to andre førende astrofysikere og planetforskere Professor Yong Zhang og Dr. Chih-Hao Hsia, begge tidligere HKU-medarbejdere, men stadig tilknyttet LSR, for at bestemme de molekylære vibrationstoner af en himmelsymfoni, dvs. , de spektrale træk, som disse ioniserede buckyballs ville spille/producere. Derefter jagtede vi efter dem i rummet og viste, at deres noter/signaturer let kan skelnes fra PAH'er." + Udforsk yderligere

Orion Bar-regionen undersøgt i detaljer af russiske astronomer