В молекулярном облаке Тельца обнаружили цианонафталины

Обрабатывая вращательные спектры, полученные радиотелескопом Грин-Бэнк при изучении молекулярного облака Тельца, ученые обнаружили в них полосы излучения 1- и 2-цианонафталина. Теоретические расчеты путей образования этих полициклических ароматических углеводородов в условиях холодного молекулярного облака вдали от звезд позволили авторам сделать вывод о том, что идентифицированные вещества могли остаться после гибели звезды и далее образовываться из малых молекул в газовой фазе. Результаты исследования опубликованы в Science.

На сегодняшний день считается, что от десяти до 25 процентов углерода в межзвездном пространстве существует в виде полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) — веществ, которые состоят из соединенных между собой бензольных фрагментов. Причем обычно суммарное излучение этих соединений обнаруживается в спектрах, полученных при изучении межзвездной среды недалеко от места гибели звезд. Однако сигналы этих молекул в инфракрасной области настолько плохо разрешимы, что обнаружить отдельные молекулы ПАУ ученым еще не удалось.

Большинство химических соединений в космосе смогли идентифицировать с помощью вращательной спектроскопии на радиочастотах. Бретт Макгуайр (Brett McGuire) с коллегами из Массачусетского технологического института в поисках ПАУ проанализировали вращательные спектры радиотелескопа Грин-Бэнк, который исследовал молекулярное облако Тельца в диапазоне частот от восьми до 33,5 гигагерц. Предполагается, что линии большинства ароматических молекул в этой области наиболее интенсивные, при условии, что температура молекулярного облака от пяти до десяти кельвин. В спектрах, зарегистрированных радиотелескопом, исследователи искали производные нафталина C₁₀H₈, который представляет собой два бензольных кольца, соединенных по одному ребру.

Сравнивая данные, полученные радиотелескопом со спектрами, полученными при изучении ПАУ на Земле, можно сделать выводы об их количестве и внутренней энергии в исследуемой области межзвездной среды. В спектре, зарегистрированном радиотелескопом Грин-Бэнк, ученым удалась обнаружить излучение 1-цианонафталина и 2-цианонафталина — молекул нафталина, в которой один из водородов замещен на цианогруппу.

В молекулярном облаке Тельца нет звезд, значит эти соединения либо были образованы там из более мелких молекул, либо являются остатками погибшей звезды. Авторы рассмотрели два возможных варианта образования нафталина в этих условиях: при взаимодействии фенил-радикала с винилацетиленом и при реакции между фенил-радикалом и 1,3-бутадиеном. При расчетах исследователи предполагали, что цианонафталины образуются в газовой фазе, и молекулы CN в системе в избытке. Однако расчетные данные сильно отличаются от экспериментальных. Возможно, в системе было некоторое количество нафталина еще до начала рассмотренных реакций. Расчеты, которые проверяют эту теорию, также не подтвердили ее. Исследователи предполагают, что необходимо учесть и другие пути образования ПАУ, такие как ион-нейтральные реакции, а также вклады каждой из возможных реакций.

По словам авторов, открытие свидетельствует о том, что ПАУ могут образовываться и при более низких температурах, чем предполагали ранее. А значит, не только в местах гибели звезд, но также могут собираться из малых молекул. Однако пути их образования и химическое поведение в межзвездной среде нужно исследовать более подробно.

Состав молекулярных облаков играет важную роль в формировании планет. Прошлой осенью ученые обнаружили в атмосфере Титана цикропропенилдиен — вещество, которое по одной из гипотез образуется в результате фотодиссоциации ПАУ и играет важную роль в образовании более сложных органических молекул.

Алина Кротова