Международная группа исследователей совершила значительный прорыв в астрофизике, создав comprehensive электронную базу данных спектральных линий циан-радикала — важнейшей молекулы межзвездного пространства. Новая разработка открывает широкие возможности для изучения состава комет, межзвездных облаков и определения температуры реликтового космического излучения. Результаты этого перспективного исследования опубликованы в престижном издании The Astrophysical Journal Supplement Series.
Циан-радикал, представляющий собой уникальное соединение атома углерода с атомом азота, играет ключевую роль в космических процессах. Эта молекула способна существовать в трех различных электронных состояниях. Базовое состояние характеризуется наиболее энергетически выгодным расположением электронов в молекулярной оболочке. Помимо этого, выделяют первое и второе возбужденные состояния, при которых электроны переходят на более высокие энергетические уровни. Количественное соотношение молекул в каждом состоянии можно определить путем анализа спектров излучения.
Особый интерес представляет зависимость интенсивности спектральных линий циан-радикала от условий окружающей среды, в частности температуры. Эти изменения отражают динамику распределения радикалов по различным электронным состояниям, что делает их превосходными индикаторами процессов в космическом пространстве. Для эффективного использования этих данных критически важно понимание точных закономерностей изменения интенсивности спектральных линий при различных условиях.
Совместными усилиями специалистов Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Университетского колледжа Лондона создана инновационная база данных, позволяющая с высокой точностью моделировать поведение циан-радикала при различных температурных режимах.
Исследователи применили передовые методы квантово-химических вычислений для детального описания электронной структуры циан-радикала. На основе полученных данных были рассчитаны вероятности переходов между различными состояниями. В результате создана математическая модель, способная описывать спектры радикала в беспрецедентно широком температурном диапазоне — от абсолютного нуля до 15000°С. Эта модель становится мощным инструментом для определения температуры и химического состава различных космических объектов.
«Распределение циан-радикала в космическом пространстве изучается методом спектрального анализа. В обсерваториях с помощью специальных приборов — спектрометров — регистрируют излучение космических объектов в различных диапазонах длин волн. Спектральные характеристики радикала варьируются в зависимости от его состояния, которое, в свою очередь, определяется параметрами окружающей среды. Это позволяет нам расшифровывать процессы, происходящие в исследуемых объектах. Разработанные численные модели существенно расширяют наши возможности в изучении космических объектов, содержащих циан-радикал», — объясняет Сергей Козлов, старший научный сотрудник кафедры физической химии химического факультета МГУ.
В духе открытой науки исследователи обеспечили свободный доступ к полученным данным через портал проекта ExoMol, что позволяет ученым по всему миру использовать эту информацию для решения широкого спектра фундаментальных задач.
«Наши дальнейшие исследования будут направлены на расширение возможностей модели для описания спектров изотопологов — вариаций молекул циан-радикала, содержащих различные изотопы азота и углерода», — делится планами Сергей Козлов.
Источник: indicator.ru
