Simulering av interstellare støvkorn. Bildekreditt: OSU. Klikk for å forstørre.
Science fiction-forfatter Harlan Ellison sa en gang at de vanligste elementene i universet er hydrogen og dumhet.
Mens dommen fremdeles er ute på dumhetens volum, har forskere lenge visst at hydrogen faktisk er det desidert rikeste elementet i universet. Når de kikker gjennom teleskopene sine, ser de hydrogen i de store skyene av støv og gass mellom stjerner? - spesielt i de tettere områdene som kollapser for å danne nye stjerner og planeter.
Men ett mysterium har blitt stående: hvorfor er mye av det hydrogenet i molekylær form? - med to hydrogenatomer bundet sammen? - snarere enn dets atomerform? Hvor kom alt det molekylære hydrogenet fra? Forskere fra Ohio State University bestemte seg nylig for å prøve å finne ut av det.
De oppdaget at en tilsynelatende liten detalj - enten overflatene til interstellar støvkorn er glatte eller humpete - kan forklare hvorfor det er så mye molekylært hydrogen i universet. De rapporterte resultatene sine på det 60. internasjonale symposiet om molekylær spektroskopi, som ble holdt ved Ohio State University.
Hydrogen er det enkleste atomelementet som er kjent; den består av bare ett proton og ett elektron. Forskere har alltid tatt for gitt eksistensen av molekylært hydrogen når de danner teorier om hvor alle større og mer forseggjorte molekyler i universet kom fra. Men ingen kunne forklare hvordan så mange hydrogenatomer var i stand til å danne molekyler - til nå.
Når det gjelder å lage molekylært hydrogen, er den ideelle mikroskopiske vertsoverflaten "mindre som flatheten i Ohio og mer som en Manhattan-skyline."
For at to hydrogenatomer skal ha nok energi til å binde seg i den kalde rekkevidden, må de først møtes på en overflate, forklarte Eric Herbst, Distinguished University Professor of Physics ved Ohio State.
Selv om forskere mistenkte at romstøv ga den nødvendige overflaten for slike kjemiske reaksjoner, fungerte aldri laboratoriesimuleringer av prosessen. I det minste fungerte de ikke godt nok for å forklare den fulle overflaten av molekylært hydrogen som forskere ser i verdensrommet.
Herbst, professor i fysikk, kjemi og astronomi, gikk sammen med Herma Cuppen, en postdoktor og Qiang Chang, en doktorgradsstudent, begge i fysikk, for å simulere forskjellige støvflater på en datamaskin. De modellerte deretter bevegelsen til to hydrogenatomer som tumlet langs de forskjellige overflatene til de fant hverandre for å danne et molekyl.
Gitt mengden støv som forskere mener flyter i verdensrommet, klarte forskerne i Ohio State å simulere dannelsen av riktig mengde hydrogen, men bare på humpete overflater.
Når det gjelder å lage molekylært hydrogen, er den ideelle mikroskopiske vertsoverflaten? Mindre som flatheten i Ohio og mer som en Manhattan-skyline ,? Herbst sa.
Problemet med tidligere simuleringer, ser det ut til, er at de alltid antok en flat overflate.
Cuppen forstår hvorfor. ? Når du vil teste noe, er det bare raskere og enklere å begynne med en flat overflate ,? hun sa
Hun burde vite det. Hun er ekspert på overflatevitenskap, men det tok henne fortsatt måneder å sette sammen den humpete støvmodellen, og hun jobber fortsatt med å foredle den. Etter hvert vil andre forskere kunne bruke modellen til å simulere andre kjemiske reaksjoner i verdensrommet.
I mellomtiden samarbeider forskerne i Ohio State med kolleger ved andre institusjoner som produserer og bruker faktiske humpete overflater som etterligner strukturen til romstøv. Selv om støvpartikler av ekte rom er like små som sandkorn, vil disse større, skillingstore overflater gjøre forskere i stand til å teste om forskjellige teksturer hjelper molekylært hydrogen til å dannes i laboratoriet.
Originalkilde: OSU News Release
