Пространството между звездите не е празно – то е запълнено с разсеяно вещество, чиято маса е от 5 до 10 процента от масите на галактиките (без да се брои тъмната материя).
Голяма част от това вещество представлява газ, предимно водород, но в неголеми концентрации в него също се съдържат сложни въглеродсъдържащи молекули.
Произходът на тези вещества представлява един от важните пролеми на съвременната астрофизика. В новото изследване астрофизиците Дейвид Маршъл и Хосеин Садекпур от Харвард-Смитсънския център по астрофизика са използвали суперкомпютри ново поколение (клъстера суперкомпютри „Одисей“ в Харвардския университет) за моделиране на процесите на обединение на отделни атоми в сложни въглеродсъдържащи молекули и клъстери.
Известно е, че прахът в космическото пространство може да играе ролята на катализатор, на повърхността на който протичат химични реакции. Малките частици прах са около един процент от масата на междузвездното вещество и съдържат основно силикати с малко количество въглерод и/или други елементи.
В своята работа изследователите са моделирали трансформациите, протичащи както в газовата среда, така и на повърхността на частиците космически прах. При моделирането е използван диапазон от температури от 100 до 3000 К (съответстващ на диапазона на температурите в околностите на звездите) и банка от 4128 атома (включваща както атоми на веществото от газовата фаза, така и атомите, формиращи повърхността на частиците прах).
Учените са открили, че при ниски температури повърхността на праховите частици води до образуването на по-сложни молекули, в сравнение с газовата фаза, и че като цяло температурата на повърхността на катализатора се явява ключов фактор, определящ структурата на молекулите, по-конкретно сложността на геометрията на молекулите на продуктите на каталитичната реакция.
Това изследване съдържа ценни нови изводи за формирането на големи въглеродсъдържащи молекули на повърхности, състоящи се от минерални вещества със съдържание на въглерод. Например един от тези изводи се състои в това, че макар и дългите въглеродни вериги и разклонени молекули да могат да се формират на повърхността на праховите частици, тези продукти нямат достатъчно енергия и се изхвърлят в космическото пространство.
Но при повишени температури, например при 1000 К, молекулите се задържат на повърхността на катализатора, формирайки сложни клъстерни структури, подобни на фулерени.
Изследването е публикувано в сп. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
