23.11.2019
14:39

Химический состав турбулентной межзвездной среды

Свыше 200 молекул было открыто в космосе, причем некоторые из этих молекул (такие как фуллерены) представляют собой очень сложные структуры на основе углеродных атомов. Помимо того, что они интересны сами по себе, эти молекулы также излучают тепло, помогая гигантским облакам межзвездного материала охлаждаться и сжиматься, в результате чего формируются новые звезды. Более того, астрономы используют излучение, испускаемое этими молекулами, для изучения условий в их окрестностях, например, при анализе формирования планет в дисках вокруг звезд.

Относительное содержание молекул разных соединений представляет собой важную и довольно давно стоящую перед учеными проблему, поскольку на него оказывает влияние множество факторов, таких как, например, содержания основных химических элементов, мощность поля, создаваемого ультрафиолетовым излучением, плотность газового облака, его температура и возраст. В современных моделях разреженной межзвездной среды обычно принимается, что газовое облако представляет собой однородные слои облучаемого ультрафиолетом газа, имеющего либо постоянную плотность, либо плотность, увеличивающуюся с глубиной при продвижении к центру облака. Проблема состоит в том, что прогнозы, сделанные на основе таких моделей, часто расходятся с наблюдениями.

Однако десятилетия наблюдений показали, что межзвездная среда представляет собой не однородный, а весьма турбулизованный материал, демонстрирующий значительные колебания плотности и температуры на относительно небольших расстояниях. Астроном из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, Шмуэль Биали (Shmuel Bialy) возглавил команду исследователей, изучающих содержания четырех ключевых молекул – H2, OH+, H2O+ и ArH+ - в турбулентной среде, в которой материал движется со сверхзвуковыми скоростями. Эти конкретные молекулы полезны, с одной стороны, поскольку они позволяют делать надежные выводы об условиях, в которых пребывают облака этих молекул в далеких уголках космоса, а с другой стороны, потому что они весьма чувствительны к флуктуациям плотности, естественным образом возникающим в турбулентной среде. Основываясь на своих предыдущих исследованиях поведения молекулярного водорода (H2) в турбулентной среде, ученые провели подробное компьютерное моделирование, включавшее многочисленные возможные пути химических превращений совместно с моделированием сверхзвуковой турбулентной среды и различными вариантами уровней возбуждения частиц, вызываемого ультрафиолетовым светом или космическими лучами. Эти результаты продемонстрировали хорошую сходимость с результатами многочисленных наблюдений молекул в космосе, сказали авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191123080241

Обозрение "Terra & Comp".