Загадочные линии излучения объяснили гнущимися молекулами

Теоретики описали линии излучения в инфракрасном диапазоне, наблюдаемые в космосе в течение многих лет. Согласно ученым, такое излучение производят дефектные полициклические молекулы углеводородов. Статья с результатами опубликована в журнале Physical Review Letters.

Химический состав астрономических объектов определяется по характеристикам спектра излучения, то есть наличию или отсутствию света определенных длин волн, а также по соотношению его интенсивности в различных диапазонах. Это возможно благодаря тому, что у каждого химического элемента и молекулы специфические спектральные характеристики, которые связаны с их структурой. Однако уже около 30 лет назад было обнаружено большое количество спектральных линий с соответствующими длинами волн в несколько микрон, которые излучаются околозвездными областями, межзвездной средой и зонами звездообразования, но для которых не было найдено подходящих атомов или молекул. Астрономы предлагали для этого разные объяснения, но ни одно не стало общепринятым.

В рамках одной из наиболее удачных идей эти линии объясняются излучением полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Эти плоские молекулы состоят из водорода и углерода, причем последний образует несколько циклов, что делает всю молекулу похожей на участок проволочной сетки. При нагревании вибрационные моды колебаний этих молекул приводят к излучению на тех частотах, которые ищут астрономы. Однако это не объясняет смещение максимума интенсивности линий, которое наблюдается в различных астрофизических условиях.

В новой работе Гектор Галуэ из Амстердамского свободного университета и Грисель Лейнс из Рурского университета нашли возможное объяснение. В их теоретической работе показывается, что все дело может быть в ПАУ со структурными дефектами. Такие молекулы должны присутствовать в межзвездной среде, а дефекты возникают при поглощении излучения звезд. При помощи различных теоретических методов авторы показывают, что учет таких дефектов приводит к перераспределению электронной плотности по молекуле, что, в свою очередь, меняет пиковую частоту излучения вибрационной моды в согласии с наблюдаениями.