Исследователи из Института астрономии РАН, Уральского федерального университета и МГУ имени М. В. Ломоносова показали двойственную роль фотохимических процессов в образовании сложных органических молекул в межзвездной среде. Авторы показали, что интенсивное ультрафиолетовое излучение массивных звезд разрушает многоатомные молекулы, предотвращая развитие сложных молекул в незащищенных местах, а слабое вторичное излучение способствует созданию сложных органических молекул в защищенных областях. О своей работе исследователи рассказали в журнале «Успехи химии».

«На сегодняшний день считается, что для создания сложных молекул в межзвездной среде необходимо образование молекулярных радикалов в межзвездных льдах с помощью фотолиза и радиолиза и последующих реакций между ними, — рассказывает соавтор статьи, руководитель партнерской группы с Обществом Макса Планка на базе лаборатории астрохимии и внеземной физики ИЕНиМ УрФУ Антон Васюнин. — Сложный многостадийный механизм этих реакций ученые начали исследовать недавно, и еще предстоит провести множество тестов, чтобы получить удовлетворительное понимание астрохимии межзвездного льда».

Еще в 1950-х годах ученые выдвинули предположение, что в космосе могут происходить химические реакции. До 1960-х считалось, что в газовой фазе межзвездной среды могут существовать только простые молекулы, такие как водород и угарный газ. Астрономы предполагали, что синтез более сложных соединений в космосе практически не идет из-за низкой температуры, плотности и жесткого УФ-излучения.

Затем появились инструменты, благодаря которым астрономы стали находить молекулы в космосе. С 1970-х каждый год исследователи находят четыре-пять новых молекул. Прогресс в этой области исследований стал быстрее с изобретением точных инфракрасных и радиотелескопов.

Авторы новой работы решили показать, как внешние факторы, а именно высокоэнергетичное электромагнитное излучение, влияют на формирование сложных органических молекул. Выяснилось, что излучение имеет двойственное влияние на этот процесс. С одной стороны, оно может разрушать незащищенные молекулы в межзвездной среде, а с другой — способствовать формированию новых соединений на поверхности частиц космической пыли.

Также авторы показали, что в астрохимические модели межзвездной среды должны быть включены многостадийные процессы, включающие физическую адсорбцию атомов и молекул из газовой фазы межзвездной среды, их дрейф по поверхности космической пыли, гетерогенный катализ, фотолиз, радиолиз и десорбцию конечных продуктов, а также фотохимическую эволюцию самих пылевых зерен.