Обнаружены новые источники «молекулы, создавшей Вселенную»
Трехатомный ион водорода, H3+, играет ключевую роль во Вселенной — от катализирования межзвездных реакций и образования звезд до формирования газовых планет-гигантов. Хотя механизм его образования в основном ясен — столкновение молекулы водорода H2 с ее ионизированным собратом H2+ — исследователи стремятся выявить другие источники H3+ и точнее понять его распространенность в космосе.
В новой статье, опубликованной в Nature Communications, ученые из Университета штата Мичиган получили беспрецедентное понимание формирования H3+ в соединениях, которые называются «метильные галогены» и «псевдогалогены».
Двойная ионизация происходит, когда атом или молекула подвергается воздействию достаточного количества энергии, например, от космического луча, в результате чего теряет два электрона. В последнем исследовании команда наблюдала аналогичный механизм в дважды ионизированных метильных галогенах и псевдогалогенах, выявляя множество факторов, управляющих образованием H3+ в этих соединениях.
Так называющий «блуждающий механизм» наблюдался, когда H2, вместо того чтобы разрушаться при появлении двух положительных зарядов, «блуждал» по молекуле, пока не захватывал дополнительный протон, формируя H3+. Это весьма необычный процесс.
Обратив внимание на галогены и псевдогалогены, авторы идентифицировали несколько молекул, которые формируют H3+ через двойную ионизацию, а также другие, у которых этого не происходит. Эти открытия достигнуты благодаря сочетанию ультрабыстрой лазерной спектроскопии и передовой вычислительной химии.
Расшифровав механизм H3+ в галогенах и псевдогалогенах, исследователи вывели набор факторов, позволяющих предсказать, какие органические соединения могут производить H3+ через механизм блуждания.
Такие открытия помогут в поиске альтернативных и, возможно, неожиданных источников H3+, например, в молекулярных облаках в межзвездном пространстве. Несмотря на важность встречи H2 и H2+, «блуждание» в органических молекулах в этих облаках могут значительно увеличивать количество H3+ во Вселенной. А даже небольшое увеличение количества H3+ может потребовать пересмотра научных моделей, используемых, например, для изучения процессов образования звезд.
