Yüksek oranda pozitif yüklü C60 fullerenlerin kızılötesi spektrumları ve bunların tanımlanamayan kızılötesi emisyonla ilgisi

Gökbilimcileri onlarca yıldır şaşırtan en belirgin tanımlanamayan kızılötesi emisyon (UIE) bantlarının en azından bazılarının moleküler kökenleri ve taşıyıcıları için en sonunda nihayet makul bir teorik temel var mı?

Uzay Araştırmaları Laboratuvarı’ndaki (LSR) ve Hong Kong Üniversitesi’ndeki (HKU) Fizik Bölümü’ndeki teorik astrofizikçiler ve astrokimyacılar, en azından teoride, az önce yayınlanan hakemli bir makalede böyle düşünüyor gibi görünüyorlar. Astrofizik Dergisi.

LSR üyesi Dr. SeyedAbdolreza Sadjadi ve LSR Fizik Bölümü Direktörü Profesör Quentin Parker tarafından yönetilen bir ekip, şimdi karışıma bazı ilginç teorik çalışmalar ekledi. Ünlü futbol şekilli buckminsterfullerene C’nin yüksek oranda iyonize türlerini tanımlar.₆₀ molekülün, 30 yıl önce keşfedilip incelenmelerinden bu yana astronomlara meydan okuyan en belirgin ve esrarengiz UIE bantlarından en azından bazılarının makul taşıyıcıları olarak.

İlk olarak, Dr. Sadjadi ve Profesör Parker teorik olarak C’yi kanıtladılar.₆₀ Buckyball parçalanmadan önce iyonizasyondan +26’ya kadar (yani, buckyball’daki 60 elektronun 26’sının çıkarılması) kararlı durumlarda hayatta kalabilir (Sadjadi & Parker 2021). Şimdi, ilk prensip kuantum kimyasal hesaplamalarını uygulayarak, fulleren’in bu iyonize formlarının hangi teorik orta-kızılötesi işaretlerinin beklenebileceğini gösterdiler. Sonuçlar sonunda bu kalıcı astrofiziksel gizemin en azından kısmi bir çözümünü sağlayabilir.

Profesör Parker, “Dr. Sadjadi tarafından üstlenilen ve bu çok heyecan verici sonuçlara yol açan şaşırtıcı derecede karmaşık kuantum kimyası araştırmalarında bir rol oynadığım için son derece onur duyuyorum. Bunlar, öncelikle fulleren karbon 60’ın çok yüksek değerlere kadar hayatta kalabileceğine dair teorik kanıtla ilgilidir. iyonlaşma seviyeleri ve şimdi bu çalışma, bu türlerden gelen kızılötesi emisyon imzalarının, bilinen en belirgin tanımlanamayan kızılötesi emisyon özelliklerinden bazıları için mükemmel bir eşleşme olduğunu gösteriyor.Bu, bu araştırma alanını yeniden canlandırmaya yardımcı olacaktır.”

HKU lider ekibi, bu pozitif yüklü fullerenlerin bazılarının, 11.21, 16.40 ve 20-21 mikrometrelerde (μm) temel astronomik UIE emisyon özelliklerinin konumuyla yakından eşleşen güçlü emisyon bantları gösterdiğini buldu. Bu, onları şu anda tanımlanamayan UIE özelliklerinin tanımlanması için kilit hedef türler yapar ve bu teorik bulguları test etmek için orta kızılötesi dalga boyu aralığında gelecekteki astronomik gözlemler için güçlü bir motivasyon sağlar.

Ayrıca, bu C grubunun IR imzalarının₆₀ q=1–6 olan katyonlar, serbest/izole aromatik hidrokarbon molekülleri (PAH’ler olarak adlandırılır, UIE’nin bir başka potansiyel taşıyıcısı) ile ilişkili 6,2 μm bantlardan iyi bir şekilde ayrılır. Bu, diğer potansiyel taşıyıcılardan tespit edilmelerine önemli ölçüde yardımcı olur. Bu bulgu, astronomik kaynaklarda karmaşık hidrokarbon organikleri ve fullerenlerin bir arada varlığının ayırt edilmesi ve araştırılması için özellikle önemlidir.

Dr. Sadjadi, “İlk makalemizde teorik olarak yüksek oranda iyonize fullerenlerin var olabileceğini ve uzayın sert ve kaotik ortamında hayatta kalabileceğini gösterdik. Bu, bir futbol topundan ne kadar havayı dışarı atabileceğinizi ve topun hala şeklini koruduğunu sormak gibi bir şey. Bu yazıda, bir göksel senfoninin moleküler titreşimsel notalarını belirlemek için, her ikisi de eski HKU personeli olan ancak hala LSR’ye bağlı olan diğer iki önde gelen astrofizikçi ve gezegen bilimcisi Profesör Yong Zhang ve Dr. Chih-Hao Hsia ile çalıştık. , bu iyonize bucky toplarının oynayacağı/üreteceği spektral özellikler. Daha sonra notalarını/imzalarını PAH’lardan kolayca ayırt edebildiğini göstererek onları uzayda aradık.”