Моделювання міжзоряних зерен пилу. Кредит зображення: OSU. Натисніть, щоб збільшити
Письменник наукової фантастики Гарлан Еллісон якось сказав, що найпоширенішими елементами у Всесвіті є водень і дурість.
Незважаючи на те, що вердикт все ще виголошений щодо обсягу дурості, вчені давно знають, що водень насправді є найпоширенішим елементом у Всесвіті. Коли вони заглядають у свої телескопи, вони бачать водень у величезних хмарах пилу та газу між зірками? - особливо в більш щільних регіонах, які руйнуються, утворюючи нові зірки та планети.
Але залишається одна загадка: чому більша частина цього водню в молекулярній формі - з двома атомами водню, зв'язаними разом? - а не його єдиною атомною формою? Звідки взявся весь той молекулярний водень? Нещодавно дослідники Державного університету Огайо вирішили спробувати це з'ясувати.
Вони виявили, що одна, здавалося б, крихітна деталь - будь то поверхні міжзоряного пилового зерна гладкою чи грудкою - може пояснити, чому у Всесвіті так багато молекулярного водню. Вони повідомили про свої результати на 60-му Міжнародному симпозіумі з молекулярної спектроскопії, що відбувся в Державному університеті штату Огайо.
Водень - найпростіший відомий атомний елемент; він складається лише з одного протона і одного електрона. Вчені завжди сприймали як належне існування молекулярного водню, формуючи теорії про те, звідки беруться всі більші та більш досконалі молекули у Всесвіті. Але ніхто не міг пояснити, наскільки стільки атомів водню змогли утворювати молекули - дотепер.
Якщо мова йде про отримання молекулярного водню, ідеальна мікроскопічна поверхня господаря - менш схожа на площину Огайо і більше схожа на горизонт Манхеттена.
Щоб два атоми водню мали достатню кількість енергії для з’єднання в холодному просторі, вони спочатку повинні зустрітися на поверхні, пояснив Ерік Гербст, відомий професор фізики в штаті Огайо.
Хоча вчені підозрювали, що космічний пил забезпечує необхідну поверхню для таких хімічних реакцій, лабораторне моделювання процесу ніколи не працювало. Принаймні, вони не працювали достатньо добре, щоб пояснити повне багатство молекулярного водню, яке вчені бачать у космосі.
Гербст, професор фізики, хімії та астрономії, поєднався з докторантом Гермою Куппен, а також докторантом з фізики Qiang Chang, щоб імітувати різні пилові поверхні на комп'ютері. Потім вони змоделювали рух двох атомів водню, що б'ються по різних поверхнях, поки вони не знайшли один одного, щоб утворити молекулу.
Враховуючи кількість пилу, яку, на думку вчених, пливе в космосі, дослідники штату Огайо змогли змоделювати створення потрібної кількості водню, але лише на грудких поверхнях.
Що стосується отримання молекулярного водню, ідеальна мікроскопічна поверхня господаря - менш нагадує площинність Огайо і більше нагадує горизонт Манхеттена? - сказала Гербст.
Проблема минулих симуляцій, здається, полягає в тому, що вони завжди припускали рівну поверхню.
Куппен розуміє, чому. "Коли ви хочете щось протестувати, починати з плоскої поверхні просто швидше і простіше" вона сказала
Вона повинна знати. Вона є експертом у галузі поверхневих наук, але їй знадобилися місяці, щоб зібрати модель грубого пилу, і вона все ще працює над її вдосконаленням. Врешті-решт інші вчені зможуть використовувати модель для моделювання інших хімічних реакцій у космосі.
Тим часом вчені штату Огайо співпрацюють з колегами в інших установах, які виробляють і використовують фактичні кулясті поверхні, що імітують текстуру космічного пилу. Хоча частинки реального космічного пилу є такими ж маленькими, як піщані зерна, ці більші розміри з розміром з димом дозволять вченим перевірити, чи допомагають різні текстури молекулярному водню утворюватися в лабораторії.
Оригінальне джерело: OSU News Release
