Research press release


Nature Communications

Astronomy: Breaking down stardust forms molecules in space


大型電波望遠鏡を用いた観測で、星間空間に大量の多環芳香族炭化水素(大型の炭素含有分子)が見つかっているが、その存在理由と星間条件下での生成過程は未解明のままだ。これまでに提唱された多環芳香族炭化水素の生成に関する学説の多くは、小さな分子が反応して大きな分子が生成するボトムアップの化学過程に基づいている。しかし、ボトムアップ機構では、多環炭化水素が宇宙に大量に存在する理由を説明できない。今回、Pablo Merino、Jose Martin-Gagoたちの研究グループは、星間物質中の多環炭化水素の生成においてトップダウン機構も働いている可能性を明らかにした。この研究では、超高真空槽において宇宙の状態が再現され、炭化ケイ素ででき、グラファイトの表面を有する宇宙塵粒子が原子状水素にさらされると、分解して多環芳香族炭化水素を生成することが明らかになった。宇宙に存在する多環炭化水素の量が、この機構によって説明できるかもしれない。

An alternative explanation for how large carbon-containing molecules might be formed in interstellar space is presented in Nature Communications this week. These molecules, whose formation in space is still a puzzle, are proposed to be formed by breaking up the graphite surface of a stardust particle. This theory is tested by emulating interstellar conditions in an ultrahigh vacuum chamber.

With the help of big radiotelescopes, polycyclic aromatic hydrocarbons - large carbon-containing molecules - could be observed in abundance in interstellar space but why they exist and how they can form in interstellar conditions is still unclear. Many previous formation theories proposed a bottom-up chemical process where small molecules react to form larger molecules. But the bottom-up mechanisms cannot explain the abundance of polycyclic hydrocarbons in space. Pablo Merino, Jose Martin-Gago and colleagues now show that an alternative top-down approach might also play a role in polycyclic hydrocarbon formation in the interstellar medium. Emulating the conditions in space in an ultrahigh vacuum chamber, they show that stardust particles composed of silicon carbide with a graphite surface can be broken down to form polycyclic aromatic hydrocarbons when the dust is exposed to atomic hydrogen. This mechanism could explain the amount of polycyclic hydrocarbons in space.

doi: 10.1038/ncomms4054

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