Espectros infrarrojos simulados del fullereno C60 y sus 26 formas catiónicas. Parámetros de simulación:T =500 K y FWHM =0,03 μm. Las líneas verticales discontinuas son la posición máxima de las bandas de UIE de fullereno. Sus correspondientes valores experimentales en fase gaseosa de la Tabla 2 en negrita cursiva. a) Espectros de rango completo en el rango de longitud de onda de 6 a 30 μm, b) 5 a 10 μm y c) rango de longitud de onda de 10 a 30 μm. Crédito:El diario astrofísico (2022). DOI:10.3847/1538-4357/ac75d5
¿Existe ahora, por fin, alguna base teórica plausible para los orígenes moleculares y los portadores de al menos algunas de las bandas de emisión infrarroja no identificada (UIE) más prominentes que han desconcertado a los astrónomos durante décadas?
Los astrofísicos teóricos y los astroquímicos del Laboratorio de Investigación Espacial (LSR) y del Departamento de Física de la Universidad de Hong Kong (HKU) parecen pensar que sí, al menos en teoría, en un artículo revisado por pares recién publicado en El Diario Astrofísico .
Un equipo dirigido por el Dr. SeyedAbdolreza Sadjadi, miembro del LSR, y el profesor Quentin Parker, director del LSR en el Departamento de Física, ahora ha incluido un trabajo teórico interesante en la mezcla. Identifica especies altamente ionizadas del famoso buckminsterfullereno C60 con forma de balón de fútbol molécula como portadores plausibles de al menos algunas de las bandas UIE más prominentes y enigmáticas que han desafiado a los astrónomos desde que se descubrieron y estudiaron por primera vez hace más de 30 años.
Primero, el Dr. Sadjadi y el profesor Parker demostraron teóricamente que C60 podría sobrevivir en estados estables desde la ionización hasta +26 (es decir, se eliminan 26 de los 60 electrones en la bola de Bucky) antes de que la bola de Bucky se desintegre (Sadjadi &Parker 2021). Ahora han demostrado, mediante la aplicación de cálculos químicos cuánticos de primeros principios, qué firmas teóricas del infrarrojo medio de estas formas ionizadas de fullereno se pueden esperar. Los resultados pueden por fin proporcionar al menos una resolución parcial de este perdurable misterio astrofísico.
El profesor Parker dijo:"Me siento extremadamente honrado de haber participado en las investigaciones de química cuántica asombrosamente complejas realizadas por el Dr. Sadjadi que han conducido a estos resultados tan emocionantes. Se refieren primero a la prueba teórica de que el fullereno carbono 60 puede sobrevivir a niveles muy altos. niveles de ionización y ahora este trabajo muestra que las firmas de emisión infrarroja de tales especies son una combinación excelente para algunas de las características de emisión infrarroja no identificadas más destacadas que se conocen. Esto debería ayudar a revitalizar esta área de investigación".
El equipo líder de HKU descubrió que algunos de estos fullerenos cargados positivamente muestran fuertes bandas de emisión que coinciden estrechamente con la posición de las características clave de emisión astronómica de UIE en 11,21, 16,40 y 20–21 micrómetros (μm). Esto los convierte en especies objetivo clave para la identificación de las características UIE actualmente no identificadas y proporciona una fuerte motivación para futuras observaciones astronómicas en el rango de longitud de onda del infrarrojo medio para probar estos hallazgos teóricos.
También encontraron que las firmas IR del grupo de estos C60 los cationes con q=1–6 están bien separados de las bandas de 6,2 μm, que están asociadas con moléculas de hidrocarburos aromáticos libres/aislados (los llamados PAH, otro potencial portador de UIE). Esto ayuda significativamente en su identificación de otros posibles portadores. Este hallazgo es particularmente importante para la discriminación y exploración de la coexistencia de compuestos orgánicos de hidrocarburos complejos y fullerenos en fuentes astronómicas.
El Dr. Sadjadi dijo:"En nuestro primer artículo, mostramos teóricamente que los fullerenos altamente ionizados pueden existir y sobrevivir en el entorno duro y caótico del espacio. Es como preguntar cuánto aire se puede expulsar de una pelota de fútbol y la pelota aún mantiene su forma. En este artículo, trabajamos con otros dos destacados astrofísicos y científicos planetarios, el profesor Yong Zhang y el Dr. Chih-Hao Hsia, ambos ex empleados de HKU pero aún afiliados al LSR, para determinar las notas vibratorias moleculares de una sinfonía celestial, es decir. , las características espectrales que estos buckyballs ionizados reproducirían/producirían. Luego los buscamos en el espacio mostrando que sus notas/firmas son fácilmente distinguibles de los PAH". Región de la Barra de Orión investigada en detalle por astrónomos rusos
