Загадочная история находки и исчезновения HC11N

22:02 16/01/2018
👁 174

GBT телескоп

Ближайший к нам комплекс молекулярных облаков находится в созвездии Тельца, на расстоянии примерно 140 пк. В силу своей близости эти облака довольно хорошо изучены, в том числе, и с точки зрения их молекулярного состава, который в последние десятилетия стал если не эталоном, то, по крайней мере, «точкой отсчёта» для тестирования астрохимических моделей.

Между тем, даже в пределах молекулярных облаков в Тельце молекулярный состав не постоянен. Одной из самых известных «аномальных» химических зон можно, наверное, считать так называемый цианополииновый пик в облаке TMC-1 (Taurus Molecular Cloud 1). Так называют плотное ядро в этом облаке, которое по каким-то причинам отличается повышенным содержанием цианополиинов — молекулярных цепочек вида HC2n+1N. Именно здесь, в цианополлиновом пике, была обнаружена молекула HC11N [1,2]. Конкретно, Морли Белл с соавторами в 1985 году зафиксировали линию, соответствующую вращательному переходу этой молекулы 41 → 40, а в 1997 году добавили к ней переходы 39 → 38 и 38 → 37. С того времени HC11N считалась самой большой (13-атомной) достоверно идентифицированной межзвёздной молекулой.

С тех пор цианополиины неоднократно привлекали к себе внимание и теоретиков, и наблюдателей, будучи важным ингредиентом межзвёздной органической химии, однако речь шла, в основном, о более коротких цепочках, HC3N, HC5N и т. д. Молекулу HC11N после работ Белла с соавторами ни в одном источнике обнаружить не удалось (хотя в лабораториях удалось синтезировать даже HC17N).

Новую попытку найти HC11N предприняли в 2016 году Райан Лумис с соавторами. Выведенная из прежних наблюдений зависимость содержания молекул HC2n+1N от числа атомов углерода в них позволяла надеяться, что в TMC-1 достаточной для обнаружения при помощи радиотелескопа GBT будет лучевая концентрация не только HC11N, но даже HC13N.

Результаты наблюдений оказались неожиданными. Лумису с соавторами удалось обнаружить все шесть ожидавшихся линий молекулы HC9N, но ни одной линии для более тяжёлых цианополиинов. При этом содержание HC9N хорошо согласуется и с результатами предыдущих наблюдений, и с предсказаниями теоретических моделей. Отсутствие HC11N противоречит и тому, и другому. Соответственно, возникает два вопроса.

Первый из них: что увидели в спектре TMC-1 Белл с соавторами и почему этого нет в новых наблюдениях? Лумис и его коллеги проанализировали различные причины, по которым линии HC11N могли «исчезнуть» в их наблюдениях, и пришли к выводу, что ни одна из этих причин сработать не могла, то есть, линии HC11N в спектре TMC-1 действительно отсутствуют. Возможно, заключают авторы, линии, замеченные Беллом и др., были аппаратными помехами. Следует отметить, что в спектрах, полученных Беллом и др., было ещё несколько неидентифицированных линий, которые так и не удалось связать ни с одной молекулой.

Второй вопрос таков: почему с предсказаниями химических моделей и с эмпирической зависимостью лучевой концентрации от числа атомов углерода в цепочке согласуются наблюдения HC9N и не согласуются наблюдения HC11N? По-видимому, с удлинением углеродных цепочек начинают действовать некие химические факторы, которые пока не учитываются в астрохимических моделях. Авторы высказывают предположение, что длинные цепочки могут замыкаться в кольца. Лабораторные исследования показывают, что кластеры, состоящие из девяти и менее атомов углерода, существуют преимущественно в линейной форме, тогда как у кластеров с числом атомов C более 11 преобладает циклическая форма, обладающая большей термодинамической устойчивостью. С этой точки зрения результат наблюдений Лумиса с соавторами кажется особенно интересным, поскольку указывает на возможный путь синтеза ароматических соединений в молекулярных облаках.

Источник

Добавить комментарий