A molécula conhecida como H3 + Acredita-se que teve um papel vital no esfriar as primeiras estrelas do universo, e ainda pode desempenhar um papel importante na formação de estrelas atuais. A molécula despretensioso conhecido como um íon de hidrogênio triatômica, ou + H3, pode deter segredos da formação das primeiras estrelas após o Big Bang.
Na presença da radiação que penetra o espaço interestelar, H3 + podem obter energia que faz com que ele a vibrar e perde a sua simetria. Aqui, os electrões são partilhados entre apenas dois dos átomos de hidrogénio. Assimetrias como esses permitem a molécula de emitir luz e arrefecer formação de estrelas.
"A maior parte do universo é composto de hidrogênio em várias formas", disse Ludwik Adamowicz, professor da Universidade do Arizona'' s departamento de química e bioquímica, mas o H3 + íon é o íon molecular mais prevalente no espaço interestelar. É também uma das moléculas mais importantes da existência. "
Acredita-se ser crítico para a formação de estrelas nos primórdios do universo, H3 + também é o precursor para muitos tipos de reacções químicas, disse Adamowicz, incluindo os que conduzem a compostos, tais como água ou dióxido de carbono, que são essenciais para a vida.
Primeiras estrelas teriam se tornado mais e mais quente, até que explodiu antes mesmo de formado, de acordo com Michele Pavanello, que liderou a pesquisa inovadora, a menos que houvesse uma maneira de liberar um pouco dessa energia reprimida.
"Não haveria qualquer formação de estrelas se não houvesse moléculas que lentamente arrefecer a estrela em formação pela emissão de luz", disse Pavanello. Não muitas moléculas pode fazer isso, acrescentou, em parte porque muito poucas moléculas existia nos primórdios do universo. "Os astrônomos acreditam que a única molécula que poderia esfriar um estrela em formação em que o tempo é especial H3 +."
Outra molécula, o hidrogênio molecular, teria estado presente, mas teria muito mais dificuldade resfriamento de uma estrela em formação de H3 +. "Hydrogen não gosta de emitir luz, enquanto H3 + pode dobrar e vibrar, e ao fazê-lo, é capaz de emitir luz." Pavanello disse.
H3 + é uma molécula eletricamente carregado, chamado de íon. É composto de três átomos de hidrogénio com apenas duas, em vez de três, um saudável electrões de partilhar entre eles. Na falta de um electrão de carga negativa, a molécula recebe uma carga mais-positiva.
H3 + tem uma forma triangular, explicou Adamowicz. "Como está animado ele começa a vibrar em vários modos."
"Um tem de envolver uma grande quantidade de cálculos ao nível da mecânica quântica para prever essas vibrações", disse Adamowicz. "O papel da teoria é essencialmente para simular as vibrações no computador e eles descrevem como a molécula está balançando ou dançando."
Compreender as várias vibrações de H3 + pode ajudar os astrônomos a deduzir até que ponto ele desempenhou um papel importante na formação das primeiras estrelas.
"Na década de 1990, H3 + foi observada em torno estrelas", disse Adamowicz. "As estrelas emitem radiação, o que contribui não só para a produção de H3 +, mas também estimula a molécula a estados de energia mais elevada. A molécula pode também tornar-se excitados através de sobras de energia a partir de reacções químicas que foi envolvido em ou através de colisões com outras moléculas. Na processo de desexcitação a molécula emite fotões que são detectados por telescópios nossos rádio. "
"Isso só pode acontecer com H3 +, pois o hidrogênio molecular é muito simétrica", disse Pavanello. "E assim H3 + tem uma função muito importante de resfriamento na formação das primeiras estrelas após o Big Bang."
"A única maneira que podemos prever como a formação de estrelas é se nós sabemos muito bem o que as capacidades de refrigeração de H3 + são, e nós não podemos conhecer a sua capacidade de refrigeração até que saibamos o seu espectro vibracional. Precisamos saber o que estes níveis de energia são", Pavanello disse.
"Com este trabalho, apontaram os níveis de energia até um limiar certa energia que já é bom o suficiente para gerar previsões precisas da capacidade de refrigeração de H3 +", disse Pavanello.
O grupo não se propôs a desvendar os segredos do H3 +, disse Pavanello, que se formou a partir da UA em 2010 com uma Marie Curie prestigiada bolsa de pós-doutorado que o levou a Universidade de Leiden, na Holanda. Ele agora é um professor assistente de química teórica da Universidade Rutgers.
"Tudo aconteceu quase por acaso", disse ele. "Um amigo da instalação espectrometria de massa na UA departamento de química passa a ser um químico muito bom quantum da Hungria. Certa vez, ele visitou o departamento e conversou com Ludwik sobre a possibilidade de fazer alguns cálculos + H3. Na época, eu tinha apenas começou. O código que eu estava escrevendo estava quase pronto, e nós pensamos H3 + poderia ser um bom sistema em que para testar este código. "
Os pesquisadores entrada de um código de computador em super computadores no Centro de Alto da UA Performance Computing, que descreveu as formas em que H3 + vibra de acordo com os princípios da mecânica quântica. "Nós não poderíamos ter feito isso sem o seu apoio", disse Pavanello.
Dependendo do nível de aproximações feitas no código de computador, disse Pavanello, os pesquisadores podem desenvolver um software que pode descrever o movimento de pequenas moléculas muito bem, ou muito grandes moléculas aproximadamente.
"Decidimos implementar algo que não teve essencialmente aproximações, mas é claro que com o preço que só podemos aplicá-lo em moléculas muito pequenas", disse Pavanello. "Nosso método simplesmente não existia antes em uma forma tradicional."
Os resultados da equipe da UA foram corroborados por equipes da Hungria, França, Londres e Rússia, e também por experimentos feitos no Instituto Max-Planck, em Heidelberg, Alemanha, que criou H3 + em um laboratório e verificou que suas linhas espectrais combinados as previsões.
Contribuição da equipa da UA permitiu que os pesquisadores, pela primeira vez atribuir linhas espectrais de H3 + para determinados tipos de movimentos vibracionais como os lançamentos de íon fótons com comprimentos de onda quase-visíveis. Estes comprimentos de onda contribuem para a cor da luz H3 + irradia em direção a nós a partir do espaço interestelar.
"Se você apontar um telescópio para o céu, você vê as linhas espectrais que são muito específicos para uma certa molécula ou átomo", disse Pavanello. Diferentes moléculas emitem fótons em comprimentos de onda diferentes, que resultam em diferentes linhas espectrais que permitem aos astrônomos determinar a composição química das estrelas. Mas os telescópios mais estes obter exato e preciso, as linhas espectrais mais vemos. "
"Nós estamos em um ponto em que vemos muitas, muitas mais linhas espectrais do que podemos identificar, e não sabemos o que essas linhas significam", disse Pavanello.
Conhecer os níveis de vibração e, portanto, as linhas espectrais de H3 +, permitirá que os astrônomos e astro-químicos para peneirar a inundação das linhas espectrais e ainda identificar a composição elementar de objetos no espaço.
Ele também permite aos cientistas prever as capacidades de refrigeração de H3 +, e gerar um cenário possível de como as estrelas de primeira geração formada depois do Big Bang, disse Pavanello. "Nós temos agora uma peça importante do quebra-cabeça necessário para embarcar em modelagem de confiança da formação das primeiras estrelas."
Estes resultados inovadores têm sido publicados em uma edição recente da revista Physical Review Letters.
A imagem no topo da página foi tirada durante a órbita do Hubble 100.000 º em torno da Terra, quando olhou para uma pequena porção da nebulosa perto da estrela NGC 2074 (superior, à esquerda). A região é uma tempestade de criação estelar-prima, talvez provocado por uma explosão de supernova nas proximidades. Ele fica a cerca de 170 000 anos-luz de distância, perto da nebulosa de Tarântula, uma das mais ativas regiões de formação estelar em nosso grupo local de galáxias.
A imagem tridimensional de aparência revela cumes dramáticos e vales de poeira, serpente-cabeça "Pilares da Criação", e filamentos gasosos brilhando intensamente sob radiação ultravioleta torrencial. A região está à beira de uma nuvem escura molecular que é uma incubadora para o nascimento de novas estrelas.
O Galaxy Diário via uanews.org
Nenhum comentário:
Postar um comentário