Plus de 200 molécules ont été découvertes dans l'espace, dont certaines (comme le C60 Buckminster Fullerene) sont très complexes avec des atomes de carbone. En plus d'être intéressantes dans la nature, ces molécules rayonnent également de la chaleur pour aider le nuage géant de matière interstellaire à se refroidir et à se rétracter pour former de nouvelles étoiles. De plus, les astronomes utilisent le rayonnement de ces molécules pour étudier les conditions locales, par exemple les planètes formées dans les disques autour des jeunes étoiles. L'abondance relative de ces espèces moléculaires est un problème important mais de longue date qui dépend de nombreux facteurs, de l'abondance des éléments de base et de l'intensité du champ de rayonnement ultraviolet à la densité, la température et l'âge des nuages.
- (Sur la photo de Brocade Park) Selon de nouvelles recherches effectuées par des cosmologistes de l'ASU, des molécules de chaîne de carbone (sphères de buck) aussi complexes que les fullerènes de C60 Buckminster peuvent être formées par des atomes de fer en grappe dans l'espace. Expliqué comment ces amas de fer sont cachés dans les molécules de chaîne de carbone ordinaires. Image: NASA / JPL-Caltech
L'abondance de petites molécules (molécules à deux ou trois atomes) est particulièrement importante car ce sont des tremplins vers des molécules plus grosses, où les molécules à charge nette sont plus importantes car plus sujettes aux réactions chimiques. Le modèle actuel du milieu interstellaire diffus suppose que la lumière ultraviolette uniforme illumine la couche de gaz avec une densité constante, ou que la densité se transforme en douceur dans le nuage avec la profondeur. Le problème est que les prédictions du modèle ne correspondent souvent pas aux observations. Cependant, des décennies d'observations ont également montré que le milieu interstellaire n'est pas uniforme, mais turbulent, et que la densité et la température varient considérablement sur de petites distances.
(Illustré par Bo Keyuan) Une image à plusieurs longueurs d'onde d'une partie du nuage moléculaire de la nébuleuse Persée située à environ 850 années-lumière. La turbulence est omniprésente dans les nuages moléculaires et joue un rôle important dans la génération de petites fluctuations de densité et de température, qui à leur tour aident à déterminer l'abondance de molécules complexes dans le nuage. Un nouvel ensemble de modèles chimiques et hydrodynamiques peut expliquer cet effet turbulent et fournir une nouvelle explication de l'abondance chimique observée. Photo: Agrupació Astronòmica d'Eivissa / Ibiza AAE, Alberto Prats Rodríguez
L'astronome Shmuel Bialy du Harvard Smithsonian Astrophysics Center a dirigé une équipe de scientifiques pour étudier l'abondance de quatre molécules clés H2, OH +, H2O + et ARH + dans le mouvement supersonique et les milieux turbulents. Ces molécules spéciales sont à la fois des sondes astronomiques utiles et très sensibles aux fluctuations de densité qui se produisent naturellement dans les milieux turbulents. Sur la base de recherches antérieures sur le comportement de l'hydrogène moléculaire (H2) dans des milieux turbulents, les scientifiques ont effectué des simulations informatiques détaillées qui combinaient un large éventail de voies chimiques et de mouvements turbulents supersoniques sous divers régimes d'excitation entraînés par les rayons ultraviolets et cosmiques Les résultats du modèle montrent un bon accord par rapport à des observations moléculaires approfondies.
Cependant, la gamme de conditions turbulentes est large et les prévisions sont également larges. Par conséquent, bien que le nouveau modèle explique mieux la gamme observée, ils peuvent être ambigus et plusieurs combinaisons spécifiques de paramètres peuvent être utilisées pour expliquer des Événement. Les chercheurs ont proposé des observations supplémentaires et la théorie des modèles de prochaine génération pour restreindre plus strictement les conclusions. La turbulence supersonique produit une forte fluctuation de densité dans le milieu interstellaire (ISM), qui a un effet profond sur la structure chimique. Les sondes particulièrement utiles pour les milieux interstellaires diffus sont les ions moléculaires ARH +, OH + et H2O +, qui sont très sensibles aux fluctuations de densité et d'abondance de H2.
Parc Brocade Recherche / De: Harvard Smithsonian Astrophysics Center
Journal de référence "Astrophysique"
DOI: 10,3847 / 1538-4357 / ab487b
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