• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy wykryli w kosmosie zaskakująco skomplikowaną cząsteczkę

    16.09.2010. 00:53
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    W międzygwiazdowych obłokach o ekstremalnie małej gęstości naukowcy, m.in. Polacy, znaleźli cząsteczkę chemiczną o nieoczekiwanie złożonej strukturze. Odkrycie zmusza do zmiany sposobu myślenia o procesach chemicznych zachodzących w pozornie pustych obszarach Galaktyki. Badania z użyciem 8-metrowego teleskopu w Paranal Observatory w Chile przeprowadził zespół naukowców z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika (UMK) w Toruniu, Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) w Warszawie oraz Uniwersytetu w Seulu. Grupą kieruje prof. dr hab. Jacek Krełowski z Centrum Astronomii UMK - poinformował IChF PAN w przekazanym PAP komunikacie.

     


    Znaleziona przez naukowców cząsteczka to kation dwuacetylenu. "Dwuacetylen jest cząsteczką nieoczekiwanie dużą jak na przezroczyste obłoki międzygwiazdowe. Dotychczas znajdowano tam połączenia co najwyżej trzech atomów: węgla C3 i wodoru H3+. Aby wyjaśnić obecność kationu dwuacetylenu, będziemy musieli zweryfikować obecne modele astrochemiczne" - podkreśla jeden z odkrywców, doc. dr hab. Robert Kołos z Zespołu Astrochemii Laboratoryjnej IChF PAN.

    Przezroczyste obłoki materii międzygwiazdowej są penetrowane przez wysokoenergetyczne promieniowanie ultrafioletowe i kosmiczne, zdolne rozbić każdą napotkaną cząsteczkę chemiczną. Dlatego zaobserwowanie cząsteczki zbudowanej z niespodziewanie dużej liczby atomów było dla badaczy zaskoczeniem.

    Gęstość przezroczystych obłoków międzygwiazdowych jest ekstremalnie mała. "Rozcieńczenie materii w takich obłokach odpowiada gęstości otrzymanej w wyniku rozprowadzenia jednej szklanki powietrza w pustym sześcianie o podstawie mającej powierzchnię małego kraju. To znacznie mniej od najlepszej próżni wytwarzanej w laboratoriach" - wyjaśnia doc. Kołos. Obłoki te mają jednak ogromne rozmiary, sięgające nawet kilkudziesięciu lat świetlnych, dlatego znajdujące się w obłokach cząsteczki mają szansę oddziaływać z penetrującym obłok promieniowaniem elektromagnetycznym. Badaniem oddziaływań promieniowania z materią zajmuje się dział nauki zwany spektroskopią.

    Cząsteczki pochłaniają i emitują fotony wyłącznie o określonych energiach (a zatem i długościach fal), odpowiadających różnicom między poziomami energetycznymi charakterystycznymi dla danej cząsteczki - tłumaczą przedstawiciele IChF PAN. Zatem wskutek oddziaływania z rozrzedzonymi gazami w przezroczystych obłokach, powszechnymi w naszej i innych galaktykach, światło gwiazd dociera do Ziemi nieco zmienione. Brakuje w nim fal o pewnych długościach - tych, które zostały zaabsorbowane przez atomy i cząsteczki chemiczne znajdujące się po drodze.

    W latach 20. ubiegłego wieku astrofizycy zaobserwowali, że światło jest pochłaniane przez ośrodek międzygwiazdowy w sposób, którego nie udało się wyjaśnić obecnością wówczas znanych, bardzo prostych składników gazu międzygwiazdowego. Dzisiaj za pomocą fal radiowych wykrywa się cząsteczki dość duże - rekordzistą jest liczący 13 atomów cyjanopoliacetylen HC11N - ale rodzą się one wewnątrz gęstych, nieprzezroczystych obłoków, gdzie są chronione przed niszczącym promieniowaniem.

    Cząsteczki o budowie niesymetrycznej - takiej jak wspomniany cyjanopoliacetylen: liniowy ciąg atomów węgla zakończony z jednej strony wodorem, z drugiej azotem - są zdolne do emitowania lub pochłaniania fal radiowych.

    Kation dwuacetylenu pozostawał długo nieuchwytny, ponieważ jest symetryczny, a zatem niewidzialny dla radioteleskopów. Obecne obserwacje optyczne sugerują jednak, że jest to dość pospolity składnik ośrodka międzygwiazdowego. Widać go nie tylko w dwóch obszarach Galaktyki znanych ze szczególnie dużej zawartości węgla, lecz ujawnił się także po uśrednieniu danych z kilkunastu innych kierunków obserwacji.

    "Osobliwe właściwości optyczne obłoków przezroczystych, związane z obecnością tzw. rozmytych linii absorpcji międzygwiazdowej DIB, czyli Diffuse Interstellar Bands, pozostają tajemnicą od prawie 90 lat. Zyskały nawet miano najstarszej nierozwiązanej zagadki spektroskopii - stwierdza prof. Jacek Krełowski. - Obecne odkrycie pozwoliło dodać do zbioru DIB nową linię i zarazem zidentyfikować ją jako pochodzącą od kationu dwuacetylenu H-CC-CC-H+."

    Dzięki wykryciu kationu dwuacetylenu można przypuszczać, że wśród rozmytych linii międzygwiazdowych są i inne pochodzące od podobnych, symetrycznych cząsteczek. "Wydaje się prawdopodobne, że zagadka DIB zostanie wkrótce w istotnej części wyjaśniona" - podsumowuje prof. Kryłowski.

    PAP - Nauka w Polsce

    lt/ agt/bsz


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Ekstynkcja międzygwiazdowa – suma procesów pochłaniania i rozpraszania światła w przestrzeni międzygwiazdowej przez znajdującą się tam materię (pył i gaz). Ekstynkcję w widmie ciągłym powoduje wyłącznie materia pyłowa. W związku z tym widzimy ciała niebieskie mniej jasnymi i bardziej czerwonymi niż są w rzeczywistości, (synonim ekstynkcji – poczerwienienie). Wynika to z faktu, że ekstynkcja maleje ze wzrostem długości fali światła. Dlatego gołym okiem nie jesteśmy w stanie obserwować centrum naszej Galaktyki, mimo że można je badać w innych zakresach widma, np. w zakresie mikrofal. Obecność ziaren pyłu w obłokach międzygwiazdowych odgrywa kluczową rolę w procesach formowania gwiazd. Gaz – stan skupienia materii, w którym ciało fizyczne łatwo zmienia kształt i zajmuje całą dostępną mu przestrzeń. Właściwości te wynikają z własności cząsteczek, które w fazie gazowej mają pełną swobodę ruchu. Wszystkie one cały czas przemieszczają się w przestrzeni zajmowanej przez gaz i nigdy nie zatrzymują się w jednym miejscu. Między cząsteczkami nie występują żadne oddziaływania dalekozasięgowe, a jeśli, to bardzo słabe. Jedyny sposób, w jaki cząsteczki na siebie oddziałują, to zderzenia. Oprócz tego, jeśli gaz jest zamknięty w naczyniu, to jego cząsteczki stale zderzają się ze ściankami tego naczynia, wywierając na nie określone i stałe ciśnienie. Eliminacja − reakcja chemiczna, w wyniku której z cząsteczki usuwane (eliminowane) są atomy lub grupy atomów, bez jednoczesnego przyłączenia się innych atomów lub grup.

    Oddziaływania hydrofobowe – polegają na łączeniu się grup hydrofobowych, w celu ochrony cząsteczki przed oddziaływaniem na nie cząsteczek wody. Oddziaływanie to odpycha cząsteczki wody. Jest to bardzo szczególne oddziaływanie, ponieważ najczęściej rozpuszczalnikiem jest woda. Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.

    Spektroskopia jądrowego rezonansu kwadrupolowego (NQR) – metodą spektroskopowa oparta na obserwacji absorpcji promieniowania elektromagnetycznego podczas zmian orientacji spinów jąder kwadrupolowych (o spinie większym niż 1/2, czyli takich jak N, Cl lub Cu) znajdujących się w niejednorodnym wewnątrzmolekularnym polu elektrycznym. W przeciwieństwie do pokrewnej spektroskopii NMR, spektroskopia NQR nie wymaga zatem obecności pola zewnętrznego, a długość absorbowanej fali (przypadająca w zakresie fal radiowych) zależy od gradientu pola elektrycznego pochodzącego od cząsteczki, w której znajduje się jądro. Widmo absorpcyjne – widmo, które powstaje podczas przechodzenia promieniowania elektromagnetycznego przez chłonny ośrodek absorbujący promieniowanie o określonych długościach. Można zarejestrować przy użyciu metod spektroskopii. Graficznie ma postać widma ciągłego z ciemnymi liniami (dla gazowych pierwiastków). Występowanie widma absorpcyjnego jest spowodowane pochłanianiem przez substancję fotonów tylko o określonych długościach fali – takich, które mogą spowodować wzbudzenie atomu lub cząsteczki do stanu dopuszczanego przez prawa mechaniki kwantowej. Zmiany stanu wzbudzenia dotyczą zarówno elektronów jak i oscylacji i rotacji całych cząstek.

    Miejsce aktywne, centrum aktywne, centrum katalityczne – część cząsteczki, która jest bezpośrednio zaangażowana w reakcji chemicznej. W przypadku prostych cząsteczek, takich jak np. kwasy nieorganiczne w reakcję zaangażowana jest cała cząsteczka. W przypadku dużych i złożonych cząsteczek, takich jak np. enzymy, polimery syntetyczne i niektóre rozbudowane związki metaloorganiczne, tylko niewielka część cząsteczki jest rzeczywiście zaangażowana w reakcję, a jej reszta pozostaje praktycznie bierna. Synton to jednostka strukturalna w cząsteczce, którą można wytworzyć lub ułożyć w wyniku znanych lub możliwych do wyobrażenia syntez. Pojęcie to jest stosowane w analizie retrosyntetycznej. Inna definicja głosi, że jest to fragment "docelowej" cząsteczki, zawierający część atomów, wiązań i informacji stereochemicznej potrzebnych do otrzymania docelowej cząsteczki.

    Fulereny (fullereny) (ang. fullerenes) – cząsteczki składające się z parzystej liczby atomów węgla, tworzące zamkniętą, pustą w środku bryłę. Cząsteczki fulerenów zawierają od 28 do ok. 1500 atomów węgla.

    Dodano: 16.09.2010. 00:53  


    Najnowsze