Новости химической науки > Карбанионы в открытом космосе

Длительное время астрофизики и астрохимики предполагали, что существование отрицательно заряженных частиц в условиях глубокого космоса невозможно.

Однако, реальность, как всегда, оказалась масштабнее предположений – впервые в космических газопылевых облаках обнаружено значительное количество отрицательно заряженных частиц – гексатриин-анионов – C₆H^-.

Обнаружение карбанионов в межзвездном пространстве опровергает бытовавшее мнение о том, что радиационное излучение в открытом космосе быстро избавит анион от избыточного электрона, превратив его в радикал. Открытие, сделанное Майклом МакКарти (Michael C. McCarthy), Патриком Тадеусом (Patrick Thaddeus) и их коллегами из Гарвард-Смитсонианского центра астрофизики, также решает спектральную головоломку из таинственного набора спектральных полос, столкновение с которой произошло еще десятилетие назад.

Сейчас ученые полагают, что источником вращательных колебаний, зафиксированных в конце девяностых годов двадцатого века в молекулярном облаке В1377, находящемся в созвездии Тельца, является гексатриин-анион.

Астрофизики полагают, что внесение отрицательно заряженных частиц в список веществ, обнаруживаемых в отрытом космосе, существенно меняет концепции космохимии. Джон Майер (John P. Maier), профессор химии из Университета Базеля, исследовавший спектр частиц С₆H^–, отмечает, что обнаружение анионов в межзвездном пространстве является наиболее важным астрохимическим открытием со времен открытия существования катионов в космических газопылевых облаках.

Кто знает, какие еще молекулы и ионы обнаружатся на бескрайних просторах космоса.

В последние десятилетия астрономы обнаружили большое количество сложных молекулярных и ионных частиц в холодных областях открытого космоса. Однако к настоящему времени химический состав газопылевых и молекулярных космических облаков ограничивался списком из 130 нейтральных частиц и 14 катионов.

Путь к открытию космических карбанионов начался с детального анализа неидентифицированных спектральных сигналов, исходящих из туманности B1377. Вращательные спектры, испускавшиеся этим космическим объектом, по внешнему виду сильно напоминали спектральную картину, обусловленную колебаниями нейтральной частицы состава С₆H, достаточно часто фиксирующейся в некоторых молекулярных космических облаках. Квантово-химические расчеты предсказывали, что необычный спектральный сигнал может быть ассоциирован с гексатриин-анионом, однако для подтверждения теоретических доводов требовались экспериментальные доказательства.

Ученые из Гарвард-Смитсонианского центра изучили спектры двух астрономических источников – плотного молекулярного облака в туманности В1377 и газовой оболочки вокруг массивной углеродной звезды. Затем учеными в лаборатории был получен гексатриин-анион, изучен его вращательный спектр. Последняя стадия исследования заключалась в сравнении спектров космического и лабораторного происхождения, совпадение которых подтвердило существование предполагаемого карбаниона в космическом пространстве.

Положительный результат исследования обуславливает новую стратегию поиска и идентификации новых веществ и ионов в межзвездном космическом пространстве. Ученые предполагают определять спектры молекул и анионов в лаборатории, затем искать проявления идентичной спектральной картины в плотных молекулярных и пылевых туманностях. Патрик Тадеус отметил, что с момента открытия С₆H^– в лабораторных условиях ими получены спектры анионов С₈H^– и С₄H^–, поиски которых в космическом пространстве идут в настоящее время.

Источник: Astrophys. J. 2006, 652, L141.