;
Наука 18 июня 2022

Умирающие звезды наполняют пространство углеродными нанотрубками, считают ученые

Далее

Исследователи предложили новое объяснение источника сложных углеродных молекул в межзвездном пространстве. Астрофизики полагают, что крошечные трубки, состоящие из чистого углерода, могут образовываться в оболочках из пыли и газа, окружающих умирающие звезды.

Исследователи смоделировали процессы, происходящие вокруг умирающей звезды. Эксперимент показал, что под воздействием высокоэнергетических частиц рядом с ними должны формироваться сложные многоатомные углеродные соединения.

Еще в середине 80-х годов прошлого столетия исследователи обнаружили в межзвездном пространстве сложные молекулы углерода. Наиболее известные из них, бакиболы — полиэдрические кластеры, состоящие из 60 атомов углерода. 

Как объясняют ученые, образование богатых углеродом молекул в присутствии водорода, окружающего умирающие звезды, практически невозможно в силу термодинамических законов. Поэтому открытие бакиболов поставило исследователей в тупик.

Схематическое изображение эксперимента. Карбид теряет атомы кремния (зеленые), оставляя отдельные атомы углерода (черные шарики). Источник: Jacob Bernal/University of Arizona

В 2019 году астрофизики показали, что под воздействием высоких температур, ударных волн и высокоэнергетических частиц пыль карбида кремния превращается в чистый углерод. В результате этого процесса могут формироваться бакиболы. В новой работе, принятой для публикации в Journal of Physical Chemistry A, ученые предполагают, что умирающие звезды должны производить и более сложные углеродные соединения.

Чтобы подтвердить эту гипотезу, ученые нагревали образцы карбида кремния до температур, характерных для умирающих или мертвых звезд, и фотографировали их. При температуре около 1050 °C на поверхности зерен начали формироваться небольшие полусферические структуры размером около одного нм. За несколько минут непрерывного нагрева сферические почки начали расти в стержнеобразные структуры. 

Полученные нанотрубочки имели длину и ширину от трех до четырех нм. А самые большие из образцов состояли из более чем четырех слоев графитового углерода. Они гораздо больше бакиболов.

Наши эксперименты показывают, что такие материалы могли образоваться в межзвездном пространстве. Если они пережили путешествие в нашу местную часть галактики, где около 4,5 миллиардов лет назад сформировалась наша Солнечная система, то они могли бы сохраниться внутри оставшегося материала.

Тома Зеги, профессор Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны и соавтор работы

Исследователи надеются найти подтверждение своей гипотезы в материалах из астероида Бенну. Этот углеродистый околоземный объект был исследован в октябре 2020 года миссией НАСА OSIRIS-REx. Ожидается, что образцы будут доставлены на Землю в 2023 году. 

Изображение обложки: туманность Спирограф, образовавшаяся после смерти звезды. Источник: NASA/ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)


Читать далее:

Юная звезда «спрятала» то, что изменило представление ученых о Вселенной. Главное

Недалеко от Земли нашли две планеты, которые очень похожи на нашу

Раскрыто происхождение Черной смерти. Исследование ДНК привело в Среднюю Азию