Asztrokémia:
Csillagporban fogantattak
Már a múlt század közepén
megfigyelték, hogy a csillagközi tér nem üres, hanem a
hajszálénál is kisebb átmérőjű szemcsék ritka pora tölti
ki. Akkoriban a csillagközi porfelhőket a csillagászok inkább
kellemetlenségnek tartották, mivel korlátozta például a
Tejútrendszer belső vidékeinek a megfigyelését. Arról pedig
még mit sem sejtettek, hogy nagyrészt ezeknek a parányi
anyagszemcséknek köszönhető a Világegyetem mai arculatának
kialakulása.
Az Univerzum leggyakoribb eleme, a csillagok nukleáris fúziójának elsődleges
üzemanyaga a hidrogén, a legkönnyebb és legegyszerűbb elem.
A két hidrogénatom alkotta hidrogénmolekula szintén a
Világegyetem legkönnyebb, legegyszerűbb és leggyakoribb
molekulája, amely két fontos folyamatban is központi szerepet játszik. Egyrészt
elősegíti a csillagok kialakulását azáltal, hogy magával
viszi annak a hőnek egy részét, amely a gáznak a jövendő
csillag magja felé való áramlása közben keletkezik.
Másrészt fontos szerepe van a bonyolultabb molekulák kialakulásában
is.
 |
 |
| Por-
és gázfelhők a közeli NGC 283 galaxisban |
Hidrogénmolekulák
keletkezése csillagközi porszemcsén |
Hogyan alakul ki a molekuláris hidrogén a csillagközi
térben? Csaknem harminc éve Erwin Salpeter és tanítványa,
David Hollenbach a Cornell Egyetemen készített erre egy
modellt. Azt már akkor is tudták, hogy hidrogénatomok
véletlen találkozásából a
csaknem üres csillagközi térben csak elenyésző
valószínűséggel lesz hidrogénmolekula - egy felület kell
ahhoz, hogy megtörténjen a reakció. Ezért számításukban
abból indultak ki, hogy egy hidrogénatom egy csillagközi
porszemcsének ütközik, és még mielőtt leválna róla, egy
másik is ugyanitt köt ki (kép). Ahogy a két atom a felületen
pattog, van némi esélye annak, hogy összeütköznek, és
kémiai kötés alakul ki köztük. A reakció során hő
szabadul fel, s ennek energiája révén a létrejött
hidrogénmolekula elpárolog
a szemcséről.
Mindezideig nem próbálták ki, hogy ez a modell
helytál-ló-e. Most a Syracuse Egyetemen Gianfranco Vidali és
munkatársai megkísérelték laboratóriumi körülmények
között reprodukálni a folyamatot. Nagyon ritka
hidrogénnyalábot irányítottak
egy billiomod légköri nyomású kamrában elhelyezett 10
kelvinre lehűtött szilárd céltárgyra, és vizsgálták,
hány hidrogénmolekula keletkezett.
A csillagközi por összetétele csak kevéssé ismert.
Ezért a kutatók kétféle céltárgyanyagot is kipróbáltak:
olivint (magnézium-vas-ortoszilikátot) és amorf szenet. Azt
találták, hogy az amorf szénmintán a molekulák
keletkezésének az üteme kisebb volt, mint azt a modell
alapján várták, de mégis jócskán több, mint az olivinen.
Az igazi meglepetést azonban az okozta, hogy a hidrogénatomok egészen másként
mozogtak a felületen, mint előzetesen gondolták. A modell
szerint az atomok alagúthatással jutottak volna egyik helyről
a másikra, ehelyett azonban véletlenszerű hőmozgással
szökdécseltek, s mozgásukban meghatározó szerepet játszott a céltárgy
hőmérséklete. Ez a felfedezés segíthet számos más fontos
kémiai folyamat megértésében is, amelyek szintén hidrogén
részvételével, csillagközi porszemcséken mennek végbe.
A további kísérletekben a kutatók először a
céltárgyanyagok körét kívánják bővíteni, s ebből
összeállítani a hidrogénmolekulák keletkezésének
leginkább kedvező anyagok listáját. Ezt követően a
csillagászokon a sor, hogy megvizsgálják, ezek az anyagok
milyen mennyiségben mutathatók ki a csillagközi porban.