Астрохимики моделируют космические процессы: разгадана вероятная схема образования фуллеренов из ПАУ

Международная группа ученых, включающая специалистов из Университета Колорадо в Боулдере, провела новаторские лабораторные эксперименты, имитирующие химические реакции, происходящие в глубоком космосе. Результаты исследования, опубликованные в Journal of the American Chemical Society, предлагают убедительное объяснение механизма формирования фуллеренов, таких как бакминстерфуллерен (C60), которые широко распространены в межзвездной среде. Ключевая гипотеза заключается в том, что космическое излучение выступает катализатором, преобразующим полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) в эти сферические молекулы углерода.

Данное преобразование считается критически важным этапом в химической эволюции Вселенной, поскольку оно способствует появлению сложных органических соединений, необходимых для последующего формирования звезд и планетных систем. Для воспроизведения космических условий исследователи подвергли бомбардировке двумя малыми молекулами ПАУ — антраценом и фенантреном — пучками электронов. Этот процесс спровоцировал потерю атомов водорода и радикальную структурную перестройку, в ходе которой атомы углерода начали формировать гексагональные и пентагональные конфигурации.

Неожиданный итог лабораторного моделирования указывает на то, что молекулы, содержащие пятиугольники, могут являться тем самым недостающим звеном, которое обеспечивает переход от ПАУ к стабильным фуллеренам. Эти результаты имеют огромное значение для астрофизики, поскольку они предлагают вероятный и, возможно, распространенный механизм образования фуллеренов в космическом пространстве. Фуллерены, образованные таким образом, могут быть обнаружены с помощью современных инструментов, включая космический телескоп Джеймса Уэбба.

Идентификация этих сложных молекул позволяет научному сообществу глубже понять химические процессы, лежащие в основе формирования звезд и целых планетных систем. Исследование смещает акцент с ранее предполагавшихся высокоэнергетических процессов, таких как взрывы сверхновых, на более постепенный процесс под воздействием космического излучения. Таким образом, понимание этого пути не только объясняет широкое присутствие C60 в космосе, но и расширяет наше представление о том, как из простых элементов возникают предпосылки для возникновения жизни во Вселенной.