20.2: Gesi ya Interstellar

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Jina aina kuu ya gesi interstellar
• Jadili jinsi tunavyoweza kuchunguza kila aina
• Eleza joto na mali nyingine kubwa ya kila aina

Gesi ya interstellar, kulingana na mahali ambapo iko, inaweza kuwa baridi kama digrii chache juu ya sifuri kabisa au kama moto kama digrii milioni au zaidi. Tutaanza safari yetu kupitia katikati ya interstellar kwa kuchunguza hali tofauti ambazo tunapata gesi.

Mikoa ya Hidrojeni ya Ioni (H II) — Gesi Karibu na Nyota

Baadhi ya picha za kuvutia zaidi za nyota zinaonyesha gesi ya interstellar iko karibu na nyota za moto (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Mstari wenye nguvu katika kanda inayoonekana ya wigo wa hidrojeni ni mstari mweusi katika mfululizo wa Balmer ¹ (kama ilivyoelezwa katika sura ya Mionzi na Spectra); mstari huu wa chafu huhesabu mwanga wa rangi nyekundu katika picha kama Kielelezo\(\PageIndex{1}\).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\) Orion Nebula. Mwanga mwekuNDU unaoenea Orion Nebula kubwa huzalishwa na mstari wa kwanza katika mfululizo wa Balmer wa hidrojeni. Uchafu wa hidrojeni unaonyesha kuwa kuna nyota changa za moto zilizo karibu na ionize mawingu haya ya gesi. Wakati elektroni zinajumuisha tena na protoni na kurudi chini kwenye njia za chini za nishati, mistari ya chafu huzalishwa. Rangi ya buluu inayoonekana kwenye kingo za baadhi ya mawingu huzalishwa na chembe ndogo za vumbi ambazo zinawatawanya nuru kutoka nyota za moto. Vumbi pia inaweza kuonekana silhouetted dhidi ya gesi inang'aa. (mikopo: NASA, ESA, M. Robberto (Space Telescope Sayansi Institute/ESA) na Hubble Space Telescope Orion Hazina Project Team)

Nyota za moto zina uwezo wa joto la gesi karibu na joto karibu na 10,000 K. mionzi ya ultraviolet kutoka nyota pia ionizes hidrojeni (kumbuka kwamba wakati wa ionization, elektroni imevuliwa kabisa mbali na protoni). Protoni hiyo iliyozuiliwa haitabaki peke yake milele wakati elektroni zinazovutia zipo karibu; itachukua elektroni huru, ikawa hidrojeni isiyo na upande wowote tena. Hata hivyo, atomi hiyo ya neutral inaweza kisha kunyonya mionzi ya ultraviolet tena na kuanza mzunguko. Kwa wakati wa kawaida, atomi nyingi zilizo karibu na nyota ya moto ziko katika hali ya ionized.

Kwa kuwa hidrojeni ni sehemu kuu ya gesi ya interstellar, mara nyingi tunaonyesha eneo la nafasi kulingana na kama hidrojeni yake haipatikani au ionized. Wingu la hidrojeni ionized huitwa mkoa wa H II. (Wanasayansi wanaofanya kazi na spectra hutumia namba ya Kirumi I kuonyesha kwamba atomi haipatikani; namba za Kirumi za juu zaidi hutumiwa kwa kila hatua ya juu ya ionization. H II hivyo inahusu hidrojeni ambayo imepoteza elektroni yake moja; Fe III ni chuma chenye elektroni mbili zikikosekana.)

Electroni zinazotekwa na viini vya hidrojeni huteleza chini kupitia ngazi mbalimbali za nishati za atomi za hidrojeni njiani kwenda ngazi ya chini kabisa, au hali ya ardhi. Wakati wa kila mpito chini, hutoa nishati kwa namna ya mwanga. Mchakato wa kubadili mionzi ya ultraviolet katika mwanga unaoonekana huitwa fluorescence. Gesi ya interstellar ina vipengele vingine badala ya hidrojeni. Wengi wao pia huwa ionized karibu na nyota za moto; kisha hukamata elektroni na kutoa mwanga, kama vile hidrojeni inavyofanya, na kuwaruhusu kuzingatiwa na wanaastronomia. Lakini kwa ujumla, mstari wa hidrojeni nyekundu ni wenye nguvu zaidi, na ndiyo sababu mikoa ya H II inaonekana nyekundu.

Nuru ya fluorescent duniani inafanya kazi kwa kutumia kanuni sawa na mkoa wa fluorescent H II. Unapogeuka sasa, elektroni hugongana na atomi za mvuke wa zebaki kwenye tube. Zebaki ni msisimko kwa hali ya juu-nishati kwa sababu ya migongano haya. Wakati elektroni katika atomi za zebaki zinarudi kwenye viwango vya chini vya nishati, baadhi ya nishati wanayotoa ni kwa namna ya photoni za ultraviolet. Hizi, kwa upande wake, hupiga skrini iliyofunikwa na fosforasi kwenye ukuta wa ndani wa tube ya mwanga. Atomi katika screen kunyonya photons ultraviolet na emit mwanga inayoonekana kama wao cascade chini kati ya viwango vya nishati. (Tofauti ni kwamba atomi hizi hutoa rangi nyingi za mwanga, ambazo huchanganya kutoa mwanga mweupe wa taa za fluorescent, ambapo atomi za hidrojeni katika eneo la H II hutoa seti ndogo zaidi ya rangi.)

Neutral hidrojeni ma

Nyota za moto sana zinazohitajika kuzalisha mikoa ya H II ni chache, na sehemu ndogo tu ya suala la interstellar ni karibu kutosha kwa nyota hizo za moto kuwa ionized nazo. Wengi wa kiasi cha kati ya interstellar hujazwa na hidrojeni ya neutral (nonionized). Je, sisi kwenda kuhusu kuangalia kwa ajili yake?

Kwa bahati mbaya, neutral atomi hidrojeni katika joto kawaida ya gesi katika nafasi interstellar wala emit wala kunyonya mwanga katika sehemu inayoonekana ya wigo. Wala, kwa sehemu kubwa, fanya mambo mengine ya kufuatilia ambayo yanachanganywa na hidrojeni ya interstellar. Hata hivyo, baadhi ya vipengele vingine hivi vinaweza kunyonya mwanga unaoonekana hata kwenye joto la kawaida la interstellar. Hii ina maana kwamba wakati sisi kuchunguza chanzo mkali kama vile nyota moto au galaxy, wakati mwingine tunaweza kuona mistari ya ziada katika wigo wake zinazozalishwa wakati gesi interstellar inachukua mwanga katika masafa fulani (angalia Kielelezo). Baadhi ya mistari yenye nguvu zaidi ya ngozi ya interstellar huzalishwa na kalsiamu na sodiamu, lakini vipengele vingine vingi vinaweza kuonekana pia katika uchunguzi wa kutosha (kama ilivyojadiliwa katika Radiation na Spectra).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\) ngozi Lines ingawa Interstellar vumbi Cloud. Wakati kuna kiasi kikubwa cha jambo la baridi la interstellar (gesi yenye vumbi) kati yetu na nyota, tunaweza kuona mistari ya ngozi ya gesi katika wigo wa nyota. Tunaweza kutofautisha aina mbili za mistari kwa sababu, ilhali mistari ya nyota ni pana, mistari kutoka gesi ni nyembamba zaidi.

Ushahidi wa kwanza wa kunyonya na mawingu ya interstellar ulikuja kutokana na uchambuzi wa nyota ya binary ya spectroscopic (angalia Stars: Sensa ya Mbinguni), iliyochapishwa mwaka wa 1904. Wakati wengi wa mistari katika wigo wa binary hii kubadilishwa alternately kutoka muda mrefu kwa wavelengths mfupi na nyuma tena, kama sisi kutarajia kutokana na athari Doppler kwa nyota katika obiti kuzunguka kila mmoja, mistari michache katika wigo alibakia fasta katika wavelength. Kwa kuwa nyota zote mbili zinahamia katika mfumo wa binary, mistari iliyoonyesha hakuna mwendo uliwashangaza wanaastronomia. Mistari pia ilikuwa ya pekee kwa kuwa walikuwa mengi, nyembamba zaidi kuliko mistari yote, kuonyesha kwamba gesi inayozalisha ilikuwa na shinikizo la chini sana. Kazi iliyofuata ilionyesha ya kwamba mistari hii haikuundwa katika anga ya nyota kabisa, bali katika wingu baridi la gesi lililopo kati ya Dunia na nyota ya binary.

Wakati uchunguzi huu na sawa umeonyesha kulikuwa na gesi ya interstellar, hawakuweza kuchunguza hidrojeni, kipengele cha kawaida, kutokana na ukosefu wake wa vipengele vya spectral katika sehemu inayoonekana ya wigo. (Mstari wa Balmer wa hidrojeni ni katika aina inayoonekana, lakini tu atomi za hidrojeni zenye msisimko zinazalisha. Katika kati ya baridi kati ya nyota, atomi za hidrojeni zote ziko katika hali ya ardhi na hakuna elektroni zilizo katika viwango vya juu vya nishati zinazohitajika kuzalisha mistari ya chafu au ngozi katika mfululizo wa Balmer.) Kugundua moja kwa moja ya hidrojeni ilipaswa kusubiri maendeleo ya darubini zinazoweza kuona mabadiliko ya nishati ya chini sana katika atomi za hidrojeni katika sehemu nyingine za wigo. Uchunguzi huo wa kwanza ulifanywa kwa kutumia darubini za redio, na uchafu wa redio na ngozi kwa hidrojeni ya interstellar bado ni moja ya zana zetu kuu za kusoma kiasi kikubwa cha hidrojeni baridi ulimwenguni hadi leo.

Mwaka wa 1944, alipokuwa bado mwanafunzi, mwanaastronomia wa Uholanzi Hendrik van de Hulst alitabiri kuwa hidrojeni itazalisha mstari mkali kwa wavelength ya sentimita 21. Hiyo ni wavelength ndefu kabisa, ikimaanisha kuwa wimbi lina frequency ya chini na nishati ya chini ambayo haiwezi kuja kutoka kwa elektroni kuruka kati ya viwango vya nishati (kama tulivyojadiliwa katika Mionzi na Spectra). Badala yake, nishati ni lilio wakati elektroni haina flip, kitu kama acrobat katika sarakasi flipping wima baada ya kusimama juu ya kichwa chake.

Flip hufanya kazi kama hii: atomu ya hidrojeni ina protoni na elektroni iliyofungwa pamoja. Wote protoni na kitendo cha elektroni ni kama walikuwa wakizunguka kama vilele, na shoka za spin za vilele viwili vinaweza kuelekezwa katika mwelekeo huo (iliyokaa) au kwa njia tofauti (kupinga). Kama protoni na elektroni zilikuwa zikizunguka katika pande tofauti, atomu kwa ujumla ingekuwa na nishati kidogo sana kuliko kama spins mbili ziliunganishwa (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Ikiwa atomu katika hali ya chini ya nishati (spins kinyume) ilipata kiasi kidogo cha nishati, basi spins za protoni na elektroni zinaweza kuunganishwa, na kuacha atomu katika hali ya msisimko kidogo. Ikiwa atomu hiyo ilipoteza kiasi hicho cha nishati tena, ingerejea kwenye hali yake ya ardhi. Kiasi cha nishati kinachohusika kinalingana na wimbi lenye urefu wa sentimita 21; kwa hiyo, inajulikana kama mstari wa sentimita 21.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\) Uundaji wa Mstari wa sentimita 21. Wakati elektroni katika atomu ya hidrojeni iko katika obiti iliyo karibu zaidi na kiini, protoni na elektroni zinaweza kuzunguka ama (a) katika mwelekeo huo au (b) katika pande tofauti. Wakati elektroni inapokwisha, atomu inapata au inapoteza nishati kidogo kwa kunyonya au kutoa nishati ya umeme na wavelength ya sentimita 21.

Atomi za hidrojeni zisizo na upande wowote zinaweza kupata kiasi kidogo cha nishati kupitia migongano na atomi nyingine za hidrojeni au kwa elektroni huru. Migongano hiyo ni nadra sana katika gesi ndogo za nafasi ya interstellar. Atomu ya mtu binafsi inaweza kusubiri karne kabla ya kukutana kama hiyo inaunganisha spins za protoni na elektroni zake. Hata hivyo, zaidi ya mamilioni ya miaka, sehemu kubwa ya atomi za hidrojeni ni msisimko na mgongano. (Nje huko katika nafasi ya baridi, hiyo ni kuhusu msisimko kama vile chembe kawaida uzoefu.)

Atomu ya msisimko inaweza baadaye kupoteza nishati yake ya ziada ama kwa kugongana na chembe nyingine au kwa kutoa mbali wimbi la redio lenye urefu wa sentimita 21. Ikiwa hakuna migongano, atomi ya hidrojeni yenye msisimko itasubiri wastani wa miaka milioni 10 kabla ya kutoa photon na kurudi kwenye hali yake ya nishati ya chini kabisa. Ingawa uwezekano kwamba atomi yoyote moja itatoa fotoni ni ya chini, kuna atomi nyingi za hidrojeni katika wingu la kawaida la gesi ambazo kwa pamoja zitazalisha mstari unaoonekana kwa sentimita 21.

Vifaa nyeti vya kutosha kuchunguza mstari wa cm 21 wa hidrojeni zisizo na upande wowote zilipatikana mwaka wa 1951. Wanaastronomia wa Uholanzi walikuwa wamejenga chombo cha kuchunguza mawimbi ya sentimita 21 ambayo walikuwa wameyatabiri, lakini moto uliuangamiza. Matokeo yake, wawili Harvard Fizikia, Harold Ewen na Edward Purcell, alifanya kugundua kwanza (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)), hivi karibuni ikifuatiwa na uthibitisho kutoka Uholanzi na kundi katika Australia. Tangu kugunduliwa kwa mstari wa sentimita 21, mistari mingi ya redio iliyozalishwa na atomi na molekuli zote zimegunduliwa (kama tutakavyojadili kwa muda mfupi), na hizi zimeruhusu wanaastronomia kuweka ramani ya gesi isiyo na upande wowote katika Galaxy yetu ya nyumbani. Wanaastronomia pia wamegundua gesi zisizo na neutral interstellar, ikiwa ni pamoja na hidrojeni, katika wavelengths nyingine nyingi kutoka infrared hadi

Kielelezo\(\PageIndex{4}\) Harold Ewen (1922—2015) na Edward Purcell (1912—1997). Tunaona Harold Ewen mwaka 1952 akifanya kazi na antenna ya pembe (atop maabara ya fizikia huko Harvard) ambayo ilifanya kutambua kwanza ya mionzi ya 21-cm interstellar. Inset inaonyesha Edward Purcell, mshindi wa Tuzo ya Nobel ya 1952 katika fizikia, miaka michache baadaye.

Uchunguzi wa redio wa kisasa unaonyesha kwamba wengi wa hidrojeni zisizo na upande wowote katika Galaxy yetu zimefungwa kwenye safu ya gorofa sana, chini ya miaka ya mwanga 300, ambayo inaenea katika diski ya Galaxy ya Milky Way. Gesi hii ina msongamano kuanzia takriban 0.1 hadi takriban atomi 100 kwa kila cm3, na ipo katika joto mbalimbali, kuanzia chini kama takriban 100 K (—173 °C) hadi juu kama takriban 8000 K. mikoa hii ya gesi ya joto na baridi hufuatana, na wiani na halijoto katika hatua fulani yoyote katika nafasi ni kubadilika.

Ultra-moto Interstellar gesi

Wakati joto la 10,000 K linalopatikana katika mikoa ya H II linaweza kuonekana kuwa joto, sio awamu ya moto zaidi ya kati ya interstellar. Baadhi ya gesi ya interstellar iko kwenye joto la digrii milioni, ingawa hakuna chanzo kinachoonekana cha joto karibu. Ugunduzi wa gesi hii ya ultra-moto interstellar ilikuwa mshangao mkubwa. Kabla ya uzinduzi wa observatories angani angani, ambayo inaweza kuona mionzi katika sehemu za ultraviolet na eksirei za wigo, wanaastronomia walidhani kuwa sehemu kubwa kati ya nyota zilijaa hidrojeni kwenye joto lisilo na joto kuliko zile zilizopatikana katika mikoa ya H II. Lakini darubini zilizinduliwa juu ya anga ya Dunia zilipata spectra ya ultraviolet iliyokuwa na mistari interstellar iliyotengenezwa na atomi za oksijeni ambazo zimekuwa ionized mara tano Kuondoa elektroni tano kutoka kwenye njia zao karibu na kiini cha oksijeni inahitaji nishati nyingi. Uchunguzi wa baadaye na darubini za X-ray zilionyesha kwamba Galaxy imejaa Bubbles nyingi za gesi ya X-ray. Ili kuondoa X-rays, na kuwa na atomi za oksijeni ambazo zimekuwa ionized mara tano, gesi inapaswa kuwa joto kwa joto la digrii milioni au zaidi.

Wanadharia sasa wameonyesha kuwa chanzo cha nishati zinazozalisha joto hili la ajabu ni mlipuko wa nyota kubwa mwishoni mwa maisha yao (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Milipuko hiyo, inayoitwa supernovae, itajadiliwa kwa undani katika sura ya Kifo cha Stars. Kwa sasa, tutasema tu kwamba baadhi ya nyota, karibu na mwisho wa maisha yao, huwa imara na hupuka. Milipuko hii inazindua gesi katika nafasi ya interstellar kwa kasi ya makumi ya maelfu ya kilomita kwa pili (hadi 30% kasi ya mwanga). Wakati gesi hii iliyokatwa inapogongana na gesi ya interstellar, inazalisha mshtuko ambao hupunguza gesi kwa mamilioni au mamilioni ya digrii.

\(\PageIndex{5}\)Kielelezo Vela Supernova mabaki. Karibu miaka 11,000 iliyopita, nyota inayokufa katika kundinyota ya Vela ililipuka, ikawa nyepesi kama mwezi kamili mbinguni za Dunia. Unaweza kuona filaments zilizopigwa na kukata tamaa kutoka mlipuko huo katikati ya picha hii ya rangi. Kando ya mabaki ni kugongana na kati kati ya stellar, inapokanzwa gesi wao kulima kupitia kwa joto la mamilioni ya K. telescopes katika nafasi pia huonyesha nyanja inang'aa ya mionzi ya X-ray kutoka mabaki.

Wanaastronomia wanakadiria kwamba supanova moja hulipuka takribani kila baada ya miaka 100 mahali fulani katika Galaxy. Kwa wastani, mshtuko uliozinduliwa na supernovae hupitia hatua yoyote iliyotolewa katika Galaxy mara moja kila baada ya miaka milioni chache. Mshtuko huu huweka nafasi ya interstellar iliyojaa gesi kwenye joto la mamilioni ya digrii, na huendelea kuvuruga gesi kali, kuiweka katika mwendo wa mara kwa mara, mkali.

Mawingu Masi

Molekuli chache rahisi zilizotoka angani, kama vile CN na CH, ziligunduliwa miongo kadhaa iliyopita kwa sababu zinazalisha mistari ya ngozi katika wigo unaoonekana wa nyota nyuma yao. Wakati vifaa vya kisasa zaidi vya kupata spectra katika wavelengths ya redio na infrared vilipatikana, wanaastronomia-kwa mshangao wao-walipata molekuli ngumu zaidi katika mawingu ya interstellar pia.

Kama vile atomi zinavyoacha “vidole” vyao katika wigo wa mwanga unaoonekana, hivyo vibration na mzunguko wa atomi ndani ya molekuli zinaweza kuondoka vidole vya spectral katika mawimbi ya redio na infrared. Ikiwa tunaeneza mionzi kwa wavelengths ndefu, tunaweza kuchunguza mistari ya uchafu au ngozi katika spectra ambayo ni tabia ya molekuli maalum. Kwa miaka mingi, majaribio katika maabara yetu yameonyesha sisi wavelengths halisi zinazohusiana na mabadiliko katika mzunguko na vibration ya molekuli nyingi za kawaida, kutupa template ya mistari iwezekanavyo dhidi ambayo tunaweza sasa kulinganisha uchunguzi wetu wa jambo interstellar.

Ugunduzi wa molekuli tata katika nafasi alikuja kama mshangao kwa sababu wengi wa nafasi interstellar ni kujazwa na mwanga ultraviolet kutoka nyota, na mwanga huu ni uwezo wa dissociating molekuli (kuvunja yao mbali katika atomi binafsi). Katika retrospect, hata hivyo, kuwepo kwa molekuli haishangazi. Kama tutakavyojadili zaidi katika sehemu inayofuata, na tayari tumeona hapo juu, nafasi ya interstellar pia ina kiasi kikubwa cha vumbi vinavyoweza kuzuia nyota. Wakati vumbi hili linakusanya mahali pekee, matokeo yake ni wingu la giza ambako mwanga wa nyota wa ultraviolet umezuiwa na molekuli zinaweza kuishi. Miundo mikubwa ya miundo hii imeundwa ambapo mvuto huchota gesi ya interstellar pamoja ili kuunda mawingu makubwa ya masi, miundo kama kubwa kama mara milioni masi ya Jua. Ndani ya hizi, wengi wa hidrojeni ya interstellar imeunda molekuli H ₂ (hidrojeni ya molekuli). Nyingine, molekuli ngumu zaidi pia zipo kwa kiasi kidogo sana.

Mawingu makubwa ya Masi yana densities ya mamia hadi maelfu ya atomi kwa cm ³, denser zaidi kuliko nafasi ya interstellar ni wastani. Matokeo yake, ingawa wanahesabu sehemu ndogo sana ya kiasi cha nafasi ya interstellar, zina sehemu kubwa-20— 30% —ya jumla ya gesi ya Milky Way. Kwa sababu ya wiani wao wa juu, mawingu ya Masi huzuia nyota ya ultraviolet, wakala mkuu wa kupokanzwa gesi nyingi za interstellar. Matokeo yake, huwa na baridi mno, huku halijoto ya kawaida karibu na 10 K (-263 °C). Mawingu makubwa ya masi pia ni maeneo ambayo nyota mpya zinaunda, kama tutakavyojadili hapa chini.

Ni katika mikoa hii ya giza ya nafasi, iliyohifadhiwa kutoka kwa nyota, kwamba molekuli zinaweza kuunda. Athari za kemikali zinazotokea wote katika gesi na juu ya uso wa nafaka za vumbi husababisha misombo ngumu zaidi, mamia ambayo yamejulikana katika nafasi ya interstellar. Miongoni mwa rahisi zaidi ya haya ni maji (\(\ce{H2O}\)), monoxide ya kaboni (\(\ce{CO}\)), ambayo huzalishwa na moto duniani, na amonia (\(\ce{NH3}\)), ambaye harufu unayotambua katika bidhaa za kusafisha nyumbani. Monoksidi ya kaboni ni tele hasa katika nafasi ya interstellar na ni chombo cha msingi ambacho wanaastronomia hutumia kujifunza mawingu makubwa ya Masi. Kwa bahati mbaya, molekuli nyingi tele\(\ce{H2}\), ni vigumu hasa kuchunguza moja kwa moja kwa sababu katika mawingu makubwa ya Masi, ni baridi sana kwa emit hata katika wavelengths radio. \(\ce{CO}\), ambayo huelekea kuwepo popote inapatikana,\(\ce{H2}\) ni emitter bora zaidi na mara nyingi hutumiwa na wanaastronomia kufuatilia hidrojeni ya molekuli.

Molekuli ngumu zaidi wanaastronomia wamepata ni zaidi mchanganyiko wa atomi za hidrojeni, oksijeni, kaboni, nitrojeni, na sulfuri. Mengi ya molekuli hizi ni kikaboni (zile zenye kaboni na zinahusishwa na kemia ya kaboni ya maisha duniani.) Wao ni pamoja na formaldehyde (kutumika kuhifadhi tishu hai), pombe (angalia sanduku kipengele juu ya Visa katika nafasi chini), na antifreeze.

Mwaka 1996, wataalamu wa astronomers waligundua asidi ya asidi (kiungo kikuu cha siki) katika wingu liko katika mwelekeo wa nyota ya Sagittarius. Ili kusawazisha sour na tamu, sukari rahisi (glycolaldehyde) pia imepatikana. Misombo kubwa zaidi ambayo imegunduliwa katika nafasi ya interstellar ni fullerenes, molekuli ambayo atomi za kaboni 60 au 70 zinapangwa katika usanidi wa ngome (angalia Mchoro\(\PageIndex{6}\)). Angalia Jedwali\(\PageIndex{1}\) hapa chini kwa orodha ya wachache wa molekuli za kuvutia zaidi za interstellar ambazo zimepatikana hadi sasa.

Kielelezo\(\PageIndex{6}\) Fullerene C60: Hii mtazamo tatu-dimensional inaonyesha tabia ngome-kama utaratibu wa 60 atomi kaboni katika molekuli ya fullerene C60. Fullerene C60 pia inajulikana kama “buckyball,” au kama jina lake kamili, buckminsterfullerene, kwa sababu ya kufanana yake na mbalimbali upande mmoja domes usanifu iliyoundwa na mvumbuzi wa Marekani R. Buckminster Fuller.

Jedwali\(\PageIndex{1}\): Baadhi ya Molekuli ya Interstellar

Jina	Kemikali formula	Tumia Duniani
Amonia	\(\ce{NH3}\)	Watakaso wa kaya
Formaldeh	\(\ce{H2CO}\)	Maji ya kumtia maji
Asetilini	\(\ce{HC2H}\)	Mafuta kwa tochi ya kulehemu
Asidi ya Acetic	\(\ce{C2H2O4}\)	Kiini cha siki
Pombe ya ethyl	\(\ce{CH3CH2OH}\)	Mwisho wa muhula vyama
ethylene glikoli	\(\ce{HOCH2CH2OH}\)	Antifreeze viungo
Benzini	\(\ce{C6H6}\)	Pete ya kaboni, viungo katika varnishes na rangi

Mawingu ya baridi ya interstellar pia yana cyanoacetylene (\(\ce{HC3N}\)) na acetaldehyde (\(\ce{CH3CHO}\)), kwa ujumla huonekana kama pointi za mwanzo kwa malezi ya amino asidi. Hizi ni vitalu vya ujenzi wa protini, ambazo ni miongoni mwa kemikali za msingi ambazo viumbe hai duniani hujengwa. Uwepo wa molekuli hizi za kikaboni haimaanishi kwamba maisha yapo angani, lakini inaonyesha kwamba vitalu vya ujenzi wa kemikali vinaweza kuunda chini ya hali mbalimbali ulimwenguni. Tunapojifunza zaidi kuhusu jinsi molekuli tata zinazalishwa katika mawingu ya interstellar, tunapata ufahamu mkubwa wa aina za michakato iliyotangulia mwanzo wa maisha duniani mabilioni ya miaka iliyopita.

Nia ya kujifunza zaidi kuhusu fullerenes, buckyballs, au buckminsterfullerenes (kama wao ni kuitwa)? Tazama video fupi kutoka kwa Maabara ya Jet Propulsion ya NASA inayoelezea ni nini na inaonyesha jinsi ilivyogunduliwa angani.

VISA KATIKA NAFASI

Miongoni mwa molekuli wanaastronomia wamebainisha katika mawingu interstellar ni pombe, ambayo huja katika aina mbili: methyl (au kuni) pombe na pombe ethyl (aina unayopata katika visa). Ethyl pombe ni molekuli pretty tata, iliyoandikwa na maduka ya dawa kama\(\ce{C2H5OH}\). Ni mengi sana katika nafasi (kwa kusema). Katika mawingu ambako imetambuliwa, tunaona hadi molekuli moja kwa kila m ³. Kubwa zaidi ya mawingu (ambayo inaweza kuwa miaka mia kadhaa ya mwanga kote) ina pombe ya kutosha ya ethyl kufanya 10 ²⁸ tano ya pombe.

Hatuna haja ya hofu, hata hivyo, kwamba astronauts ya baadaye ya interstellar watakuwa walevi wa interstellar. Hata kama spaceship ilikuwa na vifaa kubwa funnel 1 kilomita kote na inaweza kupiga kwa njia ya wingu kama kwa kasi ya mwanga, itachukua muda wa miaka elfu kukusanya pombe ya kutosha kwa martini moja ya kawaida.

Zaidi ya hayo, mawingu sawa pia yana maji (\(\ce{H2O}\)) molekuli. Scoop yako bila kukusanya yao juu kama vizuri, na kuna mengi zaidi ya wao kwa sababu wao ni rahisi na hivyo rahisi kuunda. Kwa ajili ya kujifurahisha, karatasi moja ya astronomical kweli ilihesabu ushahidi wa wingu la kawaida. Uthibitisho ni uwiano wa pombe na maji katika kinywaji, ambapo 0 ushahidi unamaanisha maji yote, ushahidi 100 unamaanisha nusu ya pombe na nusu ya maji, na ushahidi 200 unamaanisha pombe zote. Ushahidi wa wingu la interstellar lilikuwa 0.2 tu, haitoshi kuhitimu kama kunywa ngumu

Muhtasari

Gesi ya Interstellar inaweza kuwa moto au baridi. Gesi inayopatikana karibu na nyota za moto hutoa mwanga kwa fluorescence, yaani mwanga hutolewa wakati elektroni inapokamatwa na ioni na inashuka hadi ngazi za chini za nishati. Mawingu yanayowaka (nebulae) ya hidrojeni ionized huitwa mikoa ya H II na huwa na joto la takriban 10,000 K. hidrojeni nyingi katika nafasi za interstellar si ionized na zinaweza kujifunza vizuri na vipimo vya redio vya mstari wa sentimita 21. Baadhi ya gesi katika nafasi ya kati ya stellar iko kwenye halijoto ya digrii milioni, ingawa iko mbali sana katika nyota za moto; gesi hii yenye joto kali huweza kuchomwa moto wakati gesi inayohamia kwa kasi inayotolewa katika milipuko ya supanova inapita angani. Katika baadhi ya maeneo, mvuto hukusanya gesi ya interstellar ndani ya mawingu makubwa, ndani ambayo gesi inalindwa na nyota na inaweza kuunda molekuli; zaidi ya molekuli 200 tofauti zimepatikana angani, ikiwa ni pamoja na vitalu vya msingi vya protini, ambavyo ni muhimu kwa maisha kama tunavyoijua hapa duniani.

maelezo ya chini

^Wanasayansi pia huita mstari huu wa Balmer nyekundu mstari wa H-alpha, na maana ya alpha ni mstari wa kwanza wa spectral katika mfululizo wa Balmer.

faharasa

molekuli wingu

kubwa, mnene, baridi interstellar wingu; kwa sababu ya ukubwa wake na wiani, aina hii ya wingu inaweza kuweka mionzi ultraviolet kufikia mambo yake ya ndani, ambapo molekuli zinaweza kuunda

Mkoa wa H II

eneo la hidrojeni ionized katika nafasi interstellar