«Хаббл» окончательно подтвердил существование катиона фуллерена С60+ в космосе

Астрономы при помощи космического телескопа «Хаббл» смогли окончательно доказать существование в межзвездной среде катиона бакминстерфуллерена С₆₀⁺. Это подтверждает гипотезу о том, что крупные углеродсодержащие молекулы могут образовываться и существовать в межзвездной среде, а также являются хорошими кандидатами для объяснения многих диффузных полос межзвездного поглощения. Статья опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters.

Диффузные полосы межзвездного поглощения (DIB) возникают в оптических и инфракрасных диапазонах спектров звезд, свет от которых проходит через диффузную межзвездную среду по пути к земному наблюдателю. Впервые они были открыты в 1922 году и на сегодняшний день открыто более 400 полос. Принято считать, что большая часть вещества, ответственная за возникновение таких особенностей спектра, представляет собой молекулы на основе углерода, однако до сих пор ни одна из них точно не была опознана. Решение этой загадки важно как с точки зрения понимания химического состава межзвездной среды, так и для описания ее мелкомасштабной структуры, в частности, взаимодействия между расширяющимися оболочками сверхновых звезд и окружающей их средой.

Единственным соединением, которое удалось связать с DIB, является катион бакминстерфуллерена С₆₀⁺. Молекула C₆₀ состоит из 60 атомов углерода и входит в состав некоторых земных минералов и горных пород. В 2015 году, после 20 лет усилий, ученым удалось получить лабораторный спектр поглощения этого нестабильного катиона в ближнем инфракрасном диапазоне, при температуре, близкой к условиям межзвездной среды (10 кельвин), в котором насчитывалось пять линий. Это позволило объяснить происхождение линий DIB с длинами волн 9577 и 9632 ангстрема, однако еще три слабые линии, с длинами волн 9348, 9365 и 9428 ангстрем, которые ассоциируются с С₆₀⁺, до сих пор не были обнаружены с высоким отношением сигнал/шум.

В работе группа астрономов во главе с Мартином Кординером (Martin Cordiner) сообщает о результатах наблюдений за 11 голубыми сверхгигантами, расположенными в плоскости Млечного Пути. Наблюдения велись при помощи инструмента STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph), установленного на космическом телескопе «Хаббл», в период с ноября 2016 года по август 2018 года. Для семи звезд полосы λ9577 и λ9365 были четко определены, более слабую полосу λ9428 также удалось опознать, однако полосу λ9348 идентифицировать не удалось из-за ее слабости и наложения на нее полос из спектра звезд. 

Если учесть, что более ранние наблюдения смогли отождествить полосы λ9365, λ9577 и λ9632 с С₆₀⁺, то, по мнению авторов работы, можно утверждать о безусловном случае обнаружения этого катиона в составе межзвездной среды. Это открытие подтверждает гипотезу о том, что такие крупные углеродсодержащие молекулы могут образовываться и существовать в межзвездной среде, а также являются хорошими кандидатами для объяснения многих из оставшихся неопознанных DIB.

Ранее мы рассказывали, как свет заставил космическую пыль выстроиться вдоль магнитных линий, где астрофизики увидели первую молекулу Вселенной и каким образом наноалмазы помогли объяснить природу космического аномального микроволнового излучения.

Александр Войтюк