Дослідники запропонували нове пояснення джерела складних вуглецевих молекул у міжзоряному просторі. Астрофізики вважають, що крихітні трубки, що складаються з чистого вуглецю, можуть утворюватися в оболонках з пилу і газу, що оточують вмираючі зірки.
Зображення: туманність Спірограф, що утворилася після смерті зірки. Джерело: NASA / ESA and the Hubble Heritage Team (STScI / AURA)
Дослідники змоделювали процеси, що відбуваються навколо вмираючої зірки. Експеримент показав, що під впливом високоенергетичних частинок поруч з ними повинні формуватися складні багатоатомні вуглецеві сполуки.
Ще в середині 80-х років минулого століття дослідники виявили в міжзоряному просторі складні молекули вуглецю. Найбільш відомі з них, бакіболи – поліедричні кластери, що складаються з 60 атомів вуглецю.
Як пояснюють вчені, утворення багатих вуглецем молекул в присутності водню, що оточує вмираючі зірки, практично неможливо в силу термодинамічних законів. Тому відкриття бакіболів поставило дослідників у глухий кут.
Схематичне зображення експерименту. Карбід втрачає атоми кремнію (зелені), залишаючи окремі атоми вуглецю (чорні кульки). Джерело: Jacob Bernal / University of Arizona
У 2019 році астрофізики показали, що під впливом високих температур, ударних хвиль і високоенергетичних частинок пил карбіду кремнію перетворюється на чистий вуглець. В результаті цього процесу можуть формуватися бакіболи. У новій роботі, прийнятій для публікації в Journal of Physical Chemistry A, вчені припускають, що вмираючі зірки повинні виробляти і більш складні вуглецеві сполуки.
Щоб підтвердити цю гіпотезу, вчені нагрівали зразки карбіду кремнію до температур, характерних для вмираючих або мертвих зірок, і фотографували їх. При температурі близько 1050 °C на поверхні зерен почали формуватися невеликі напівсферичні структури розміром близько одного нм. За кілька хвилин безперервного нагрівання сферичні комірки почали рости в стрижнеподібні структури.
Отримані нанотрубки мали довжину і ширину від трьох до чотирьох нм. А найбільші зі зразків складалися з більш ніж чотирьох шарів графітового вуглецю. Вони набагато більше бакіболів.
“Наші експерименти показують, що такі матеріали могли утворитися в міжзоряному просторі. Якщо вони пережили подорож в нашу місцеву частину галактики, де близько 4,5 мільярдів років тому сформувалася наша Сонячна система, то вони могли б зберегтися всередині матеріалу, що залишився”, – говорить Тома Зегі, професор місячної і планетарної лабораторії Університету Арізони і співавтор роботи
Дослідники сподіваються знайти підтвердження своєї гіпотези в матеріалах з астероїда Бену. Цей вуглецевий навколоземний об’єкт був досліджений в жовтні 2020 року місією НАСА OSIRIS-REx. Очікується, що зразки будуть доставлені на Землю в 2023 році.