Теперь исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США (Berkeley Lab) и Гавайского университета в Маноа впервые показали, что космические горячие точки, такие как близкие к звездам, могут быть отличной средой для их создания. азотсодержащие молекулярные кольца.В новой статье в Astrophysical Journal команда описывает эксперимент, в котором они воссоздают условия вокруг богатых углеродом умирающих звезд, чтобы найти пути образования важных молекул.
«Это первый раз, когда кто-то смотрел на такую ??горячую реакцию», — говорит Мусахид Ахмед, ученый из отдела химических наук лаборатории Беркли. По его словам, атомам углерода нелегко образовывать кольца, содержащие азот. Но эта новая работа демонстрирует возможность реакции горячей газовой фазы, которую Ахмед называет «космическим барбекю».
По словам Ахмеда, на протяжении десятилетий астрономы направляли свои телескопы в космос в поисках признаков этих азотсодержащих двойных углеродных колец, называемых хинолином. В основном они сосредоточились на пространстве между звездами, называемом межзвездной средой. Хотя звездное окружение считается вероятным кандидатом на образование углеродных кольцевых структур, никто не тратил много времени на поиски азотсодержащих углеродных колец.Чтобы воссоздать условия рядом со звездой, Ахмед и его давний соавтор Ральф Кайзер, профессор химии из Гавайского университета в Маноа, и их коллеги, в том числе Дориан Паркер на Гавайях, а также Олег Костко и Тайлер Трой из лаборатории Беркли. , обратилась к Advanced Light Source (ALS), пользовательскому объекту Министерства энергетики, расположенному в лаборатории Беркли.
В ALS исследователи использовали устройство под названием горячее сопло, которое ранее использовалось для успешного подтверждения образования сажи во время горения. В настоящем исследовании горячее сопло используется для моделирования давления и температуры в звездной среде богатых углеродом звезд. В горячее сопло исследователи ввели газ, состоящий из азотсодержащей молекулы углерода с одним кольцом и двух коротких молекул углерод-водород, называемых ацетиленом.Затем, используя синхротронное излучение ALS, команда исследовала горячий газ, чтобы увидеть, какие молекулы образовались.
Они обнаружили, что сопло 700-Кельвина превращает исходный газ в газ, состоящий из азотсодержащих кольцевых молекул, называемых хинолоном и изохинолином, что считается следующим шагом вперед с точки зрения сложности.«Для этой реакции существует энергетический барьер, и вы можете преодолеть этот барьер возле звезды или в нашей экспериментальной установке», — говорит Ахмед. «Это говорит о том, что мы можем начать искать эти молекулы вокруг звезд прямо сейчас».Эти эксперименты предоставляют убедительные доказательства того, что ключевые молекулы хинолона и изохинолина могут быть синтезированы в этих горячих средах, а затем выброшены звездным ветром в межзвездную среду — пространство между звездами, — говорит Кайзер.
«После выброса в космос в холодных молекулярных облаках эти молекулы могут конденсироваться на холодных межзвездных наночастицах, где они могут быть обработаны и функционализированы». Кайзер добавляет. «Эти процессы могут привести к более сложным, биологически значимым молекулам, таким как азотистые основания, которые имеют решающее значение для образования ДНК и РНК».