Галактики как нанофабрики: раскрыта столетняя загадка космоса
В 1920-х годах астрономы обнаружили в спектрах звезд, которые наблюдались через межзвездные облака, таинственные линии. Объяснить их существование ученые не могли ни свойствами самих звезд, ни наличием простых атомов и молекул циана, натрия, кальция в межзвездных облаках. Линии назвали диффузными межзвездными полосами. Только сейчас астрономы вплотную подошли к разгадке их тайны, вырастив в лаборатории фуллерены и изучив их спектры. Оказалось, что спектральные линии фуллеренов совпадают со спектрами диффузных межзвездных полос.
Фуллерены — продукт нанотехнологий, которые галактики реализуют самостоятельно без каких-либо внешних воздействий. Существование этих частиц закрепляет за галактиками статус нанофабрик, данный им учеными в 2011 году.
Каждый фуллерен представляет собой наноразмерный «шар», который состоит из 60 атомов углерода. Обнаружены были фуллерены в межзвездной среде в 1994 году. Тогда астрономы сообщили об открытии телескопом «Спитцер» двух новых диффузных межзвездных полос в инфракрасной области спектра, которая тогда была недостаточно хорошо исследована — это относительно темные линии поглощения на длине волн в 9577 и 9632 ангстрем (десятых долей нанометра). По мнению ученых, эти полосы появились именно из-за наличия ионов фуллеренов в межзвездной среде.
Фуллерены фактически стали «визитной карточкой» нанотехнологий. Молекулы, состоящие из атомов углерода, могут применяться в качестве наноразмерных усилителей в электронике, стать основой новой оптической техники или инновационных сплавов высокой прочности. Спектр фуллеренов весьма специфичен, и многие ученые относились к этим частицам скептически, справедливо полагая, что его можно спутать со спектральными линиями других углеродных молекул, наложенными друг на друга.
Позднее линии, зафиксированные телескопом «Спитцер», обнаруживались и другими инфракрасными телескопами во время наблюдений за Млечным Путем и прочими галактиками. Всего же на сегодняшний день известно примерно о 400 таких линиях. Тогда же специалисты выдвинули гипотезу о том, что в виде фуллеренов может существовать 0,6% всего углерода в межзвездной среде. Пока это утверждение не смогли ни подтвердить, ни опровергнуть.
В 2015 году эксперименты в лаборатории Базельского университета в Швейцарии провели Джон Майер (John Maier) и его коллеги. Они установили, что спектральные линии ионов фуллеренов из 60 атомов углерода и спектральные линии, обнаруженные в 1994 году, совпадают с высокой точностью. Майеру удалось вырастить фуллерены в особом реакторе, имитировавшем межзвездную среду. Результаты эксперимента доказали, что даже при очень низких температурах (до 6 градусов выше абсолютного нуля!) фуллерены могут появляться в звездных системах. Таким образом, существование частиц подтверждает, что в каждой галактике содержится значительное количество частиц, из которых могут формироваться органические молекулы, а значит, и зарождаться жизнь.
Открытие станет основой для идентификации и других диффузных межзвездных полос, в частности, тех, которые в межзвездной среде возникают из-за наличия различных модификаций фуллеренов. Кроме того, исследование спектров наночастиц обеспечит прогресс в исследовании межзвездного вещества.
Читайте также:
Раскрыта самая холодная загадка космоса
Российские ученые нашли 200 выброшенных галактик
Планшеты не заменят бумагу в космосе
Ксения Шестакова, ht_news@corp.mail.ru
Источник: NATURE
