「サッカーボール」型の構造を持つ複雑な炭素分子 (バッキーボールと呼ばれる) がどのようにして星間空間で発見されるようになったのかという謎は、しばらく科学者を困惑させてきました。
しかし今、アリゾナ大学の研究者チームは、炭素-60 (C60) の潜在的な形成メカニズムを提案しました。これは、リング状構造の 60 個の炭素原子で構成される球状分子です。 .
研究チームは、星の死に際に残されたシリコンカーバイドの粉塵が、高エネルギー粒子と極端な温度にさらされるとケイ酸塩を放出し、C60 の生成に必要な純粋な炭素を残すことを発見しました。
彼らの結果は、雑誌 Astrophysical Journal Letters に掲載されています。
バックミニスター・フラーのドーム状の構造に似ていることから名付けられたバッキーボールと、さらに大きな C70 分子が数年前に発見されたことで、そのような分子は宇宙でしか形成されないという理論が再考されました。研究所。
加えて、さらに重要なことに、この発見は、星間空間に散らばっている約 10 個の原子までの軽い分子しか見つからないという考えを覆しました。
検出された分子が純粋な炭素であったという事実から、別の驚きが生まれました。
研究室では、グラファイトなどの純粋な炭素源を爆破することによって C60 が生成されます。このプロセスは、星間 C60 が発見された惑星状星雲ではほとんど不可能なはずです。これは、この環境 (星の激しい死の苦しみの中で作られた破片) が、炭素分子ごとに約 10,000 の水素分子を持っているためです。
Bernal と彼のチームは、潜在的な C60 形成メカニズムを明らかにすることを目的としてこの難問の調査を開始し、アリゾナ大学のカイパー材料イメージングおよび特性評価施設にある透過型電子顕微鏡 (TEM) が惑星状星雲の環境をかなりよくシミュレートします。
TEM の 200,000 ボルトの電子ビームは、個々の原子を見るために 78 ピコメートルまで物質を調べることができます。ビームは極低圧の真空でも動作します。 TEM 内の信じられないほど低い圧力は、星周環境で見られる圧力に非常に近いものです。しかし、これは設計というより運によるものです。
チームは、米国エネルギー省のシカゴにあるアルゴンヌ国立研究所の支援を起草しました。この研究所には、材料の放射線反応を研究できる TEM があります。シカゴのチームは、TEM の低圧環境に、星によって生成される塵の一般的な形態である炭化ケイ素を配置し、高エネルギーのキセノン イオンで衝撃を与えながら、華氏 1,830 度までの温度にさらしました。
これに続いて、サンプルはアリゾナ大学に返却され、そこにある TEM のより高い解像度と優れた分析能力を研究者が利用できるようになりました。チームの仮説は、シリコンの脱落と純粋な炭素の露出を観察した場合に検証されます。
この研究は、C60 が高温、衝撃波、および高エネルギー粒子に見舞われた死にかけている星によって作られた炭化ケイ素のダストに由来することを示唆しています。これらの過酷な条件は、シリコンを表面から浸出させ、炭素を置き去りにします。
これらの大きな分子は、死にかけている星がその物質を星間物質 (星間の空間) に放出するために分散し、惑星状星雲の外に存在することになります。
バッキーボールは放射線に対して非常に安定しているため、宇宙の過酷な環境から保護されていれば、何十億年も生き残ることができます。
元の研究:「星間 C60 からの炭化ケイ素の星間粒子の形成」、Astrophysical Journal Letters 、2019.
