Астрономи пояснили, як органічні молекули здатні виживати у космосі

Завдяки надчутливим інфрачервоним спостереженням космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), міжнародна команда дослідників розкрила нову та несподівану стратегію виживання органічних молекул у глибинах космосу. Йдеться про поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) — ключові учасники міжзоряної хімії, які зберігають свою цілісність навіть під натиском жорсткого ультрафіолетового випромінювання та космічних променів.

У новому дослідженні, опублікованому в Physical Review Letters, вчені виявили, що закриті ПАВ, такі як інденіль-катіон (C₉H₇⁺), не руйнуються, а ефективно розсіюють надлишкову енергію за допомогою рекурентної флуоресценції (RF) і інфрачервоного випромінювання. Цей механізм дозволяє їм залишатися стабільними навіть при енергіях, які перевищують межу дисоціації молекули.

Для вивчення цього процесу вчені провели експерименти з використанням унікального кріогенного кільця зберігання DESIREE в Стокгольмі, яке дозволяє зберігати іони за температур ~13 K в умовах наднизького тиску. Молекули C₉H₇⁺ були внутрішньо збуджені, щоб імітувати умови після енергетичних зіткнень у міжзоряному середовищі.

Результати показали, що RF є панівним механізмом охолодження при високих внутрішніх енергіях (до 5,85 еВ), де ефективність перевищує інфрачервоне випромінювання. Теоретичне моделювання (метод головного рівняння) і квантово-хімічні розрахунки підтвердили експериментальні спостереження.

Це пояснює, чому закриті ПАВ залишаються численними в міжзоряному просторі, попри екстремальні умови. Таке відкриття важливе не лише для фундаментальної науки — воно уточнює наші уявлення про хімію Всесвіту та еволюцію вуглецевих сполук, критично важливих для утворення життя.