太陽スペクトルのフラウンホーファー線を原子遷移に割り当てる目的で 18 世紀に開始された分光学者と天体物理学者の間の共同作業は、実り多く、成功し、常に魅力的であり続けています。
この共同作業により、星間物質 (ISM) と星周外層で 200 を超える異なる分子種が独自に検出されました。
これらの分子種は、H2 のような単純な二原子にまで及びます。 、O2 、OH、CO などを複雑な種 (宇宙化学の用語で 6 個以上の原子を持つもの) に変換し、各分子が観察された環境の化学と物理学を教えてくれるバッキーボールを含みます。これらの分子種を宇宙の物理的および化学的条件のプローブとして使用することは、天文学、天体物理学、およびその他の関連分野への関心を高める主な原動力の 1 つとして浮上しています。宇宙生物学の分野は、宇宙での生物学的に関連する分子の発見によって繁栄しています。
この情報により、これらの分子は天体物理学者や天文学者に天体の物理的および化学的条件に関する情報を提供し、これらの分子種の化学にはあまり注意を払わずに ISM での分子の検出に関心を持っています。これにより、天文学、天体物理学、化学、および宇宙における分子の研究に関係し、観測、理論、モデリングを網羅するアストロケミストリー (同義語で分子天体物理学と呼ばれる) と呼ばれる物理学の境界に位置する学際的な科学分野が生まれました。そして実験はすべて、宇宙での分子放出パターンを解釈することを目的としていました。この分野の創始者の 1 人である Alex Dalgarno (1934-2015) は、それを次のように定義しました。
星の間のスペースは空ではありません。 20 世紀初頭、星間空間は、星、惑星、ブラック ホール、その他の天体が点在する空の真空と見なされていました。この考えや認識は、星の間の領域が、地球の実験室では知られていなかったいくつかの異なる分子種の発見を通じて、自然界で化学的に結合された物質のはるかに最大の貯留層を含んでいることが認識されたとき、すぐに打ち砕かれました。天体観測の時。星間媒体は、単に星の間のすべてのものです。星と星の間の空間に存在する物質です。 ISM の物質には、ガス、ダスト、宇宙線が含まれます。構成上、ISM は 99% のガスと 1% のダストで構成されています。 ISMのガスは、89%が水素原子、9%がヘリウム原子、残りの2%がヘリウムより重い元素(原子番号3以上)の原子であり、「金属」とみなされます。宇宙化学用語で。星間塵は、優先的に重元素の粒子で構成されています。
私たちは、これらの分子種のさまざまなクラスの化学のさまざまな側面を理解することに関心があります。これらの分子種の形成に関しては、ISM で分子がどのように形成されるかについてのコンセンサスはほとんどありませんが、科学技術の急速な進歩により、ISM での分子種の形成に関する知識が深まりました。気相反応と星間ダスト粒子の表面で発生する反応は、ISM で分子が形成される主なプロセスです。これらの 2 つのプロセスのうち、星間ダスト粒子の表面で発生する反応は、水素分子の形成と、より大きな星間分子種の合成のために引き起こされています。
現在の論文では、各異性体グループから少なくとも1つの既知の星間分子が存在するC-C-OおよびC-O-C骨格分子を含むさまざまな異性体種を調べて、空間内の特定の分子骨格が他の分子骨格よりも優先されるかどうかを確認しました。 .さまざまな分子種の標準生成エンタルピーを決定する際に、高レベルの化学計算 (プログラムの Gaussian 09 スイートを使用) を適用しました。また、これらの分子システムの可能な形成および破壊経路を分析しました。天文学的観察から、これらの異性体種からの天文学的に観察された分子種のほとんどはC-C-O結合バックボーンを持っていますが、C-O-C結合バックボーンを持っているのはごくわずかです。量子化学計算から、C-C-O バックボーンを持つ分子は、調べたさまざまな異性体グループの C-O-C 対応分子よりも最も安定しています。これらの安定した分子種は、C-O-C バックボーンを持つ対応する分子種よりも豊富であることがわかっています。分子種の星間存在量は、宇宙における分子の存在量を制御する速度論、熱力学、形成および破壊経路の要因を適切に考慮することによって説明できます。
これらの発見は、ジャーナル Astrophysics and Space Science に掲載された、星間 C–C–O および C–O–C 結合バックボーン分子の理論的調査というタイトルの記事で説明されています。この研究は、博士号取得中に Emmanuel Etim によって主導されました。バンガロールのインド科学研究所で。エティム博士はその後、ナイジェリアのウカリ連邦大学に戻ってきました。彼は現在、ドイツのミュンヘンにあるマックス プランク地球外物理学研究所の天体化学研究センターにいます。
