Enquêter sur le Bump d'Extinction 2175 dans l'Espace
Les scientifiques étudient le pic d'extinction de 2175 pour en savoir plus sur la composition de la poussière interstellaire.
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Table des matières
- C'est quoi le pic d'extinction 2175 ?
- Causes possibles du pic
- Le rôle des hydrocarbures aromatiques polycycliques
- Approche de recherche
- Découvertes issues de la recherche
- Observations à travers l'univers
- Défis pour identifier le porteur
- L'importance de comprendre le pic
- Directions futures
- Conclusion
- Source originale
Dans l'immensité de l'espace, y'a plein de trucs mystérieux que les scientifiques étudient pour en apprendre plus sur l'univers. Un de ces trucs s'appelle le pic d'extinction 2175. C'est une caractéristique d'absorption importante qu'on trouve dans la lumière des étoiles quand elle traverse la Poussière Interstellaire. Découvert en 1965, la vraie cause de ce pic reste floue. Comprendre ce qui cause ce pic peut aider les scientifiques à en savoir plus sur la composition chimique de l'espace.
C'est quoi le pic d'extinction 2175 ?
Le pic d'extinction 2175 est une caractéristique bizarre observée dans la lumière des étoiles et des galaxies lointaines. Quand la lumière traverse la poussière interstellaire, certaines longueurs d'onde sont absorbées, ce qui crée un schéma spécifique dans le spectre de lumière. Ce pic se situe à peu près entre les longueurs d'onde de 1700 et 2700. On l’a observé pas seulement dans notre Voie lactée mais aussi dans d'autres galaxies voisines et même plus éloignées.
Causes possibles du pic
Les chercheurs pensent que deux principaux candidats pourraient être responsables de ce pic : de toutes petites particules de graphite et des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP). Les HAP sont des molécules complexes faites de carbone et d'hydrogène. On les trouve souvent dans l'espace, notamment dans les zones où les étoiles naissent. Le rôle des HAP dans la création du pic 2175 a été le centre de beaucoup de recherches.
Le rôle des hydrocarbures aromatiques polycycliques
Les HAP sont intéressants parce qu'ils contiennent des anneaux d'atomes de carbone qui peuvent absorber et émettre de la lumière. Ces propriétés en font de forts candidats pour expliquer le pic d'extinction 2175. Les scientifiques ont mené plusieurs études pour déterminer si les HAP sont vraiment à l'origine de cette caractéristique d'absorption. Pour enquêter, les chercheurs ont effectué des calculs en utilisant la chimie quantique pour comprendre comment ces molécules interagissent avec la lumière.
Approche de recherche
Des études récentes se sont concentrées sur un groupe de 30 molécules de HAP différentes. Ces molécules varient en taille, allant des petites avec 16 atomes de carbone à des plus grandes avec jusqu'à 96 atomes de carbone. L'objectif était de voir comment ces molécules se comportent quand la lumière interagit avec elles. En effectuant des calculs complexes, les chercheurs ont analysé comment la lumière est absorbée par ces HAP et comment cela pourrait se rapporter au pic 2175.
Découvertes issues de la recherche
La recherche a montré que, bien que les molécules individuelles de HAP montrent des caractéristiques d'absorption nettes, lorsqu'elles sont mélangées, elles produisent une bande d'absorption lisse et large. Cette bande large ressemble au pic d'extinction 2175. Fait intéressant, à mesure que la taille des molécules de HAP augmente, la position de la bande d'absorption se déplace vers des longueurs d'onde plus longues, ce qui pourrait expliquer les variations observées dans le pic à travers différentes régions de l'espace.
Bien que la position calculée du pic soit proche du pic 2175, il y avait une différence notoire en largeur. La bande d'absorption des mélanges de HAP était plus large que le pic observé 2175. Cela suggère que ce ne sont pas n'importe quels HAP qui peuvent expliquer cette caractéristique, mais plutôt des types, tailles et structures spécifiques de HAP qui pourraient être nécessaires.
Observations à travers l'univers
Le pic d'extinction 2175 a été observé à de nombreux endroits dans l'univers. Ça inclut des études de lumière venant de différentes étoiles et galaxies-y compris la Grande Nuage de Magellan et le Petit Nuage de Magellan. Chaque observation renforce l'idée que ce pic est une caractéristique commune dans beaucoup de régions.
Dans des galaxies plus éloignées, des astronomes ont détecté ce pic en utilisant des télescopes puissants comme le télescope spatial James Webb. Ces découvertes suggèrent que les caractéristiques du pic 2175 restent cohérentes même dans des environnements différents.
Défis pour identifier le porteur
Malgré toutes les recherches qu'on a faites, identifier les molécules exactes responsables du pic d'extinction 2175 s'est avéré difficile. Les premières théories suggéraient que de petites particules de graphite pouvaient en être la cause. Cependant, d'autres études ont montré que le graphite seul ne peut pas expliquer toutes les propriétés observées du pic.
Au lieu de cela, l'hypothèse actuelle pointe vers les HAP comme une source probable. Les HAP apparaissent dans de nombreux environnements différents dans l'espace et sont connus pour émettre de la lumière de manière unique. Cette capacité en fait des candidats de choix pour comprendre le pic 2175.
L'importance de comprendre le pic
Comprendre le pic d'extinction 2175 n'est pas juste une question de curiosité ; ça a des implications pour notre compréhension du milieu interstellaire-la matière qui remplit l'espace entre les étoiles. La présence de HAP donne des indices sur les Processus chimiques qui se déroulent dans l'espace et aide les astronomes à en savoir plus sur la formation des étoiles et l'évolution des galaxies.
Directions futures
Pour percer le mystère du pic d'extinction 2175, les chercheurs prévoient d'élargir leurs études. Ça inclut d'examiner une gamme plus large d'espèces de HAP, surtout celles qui pourraient ne pas être aussi idéalisées que celles étudiées jusqu'à présent. Il sera également important de considérer comment divers facteurs environnementaux pourraient affecter le comportement de ces molécules dans l'espace.
Le but est de peaufiner les modèles utilisés dans ces études pour mieux correspondre aux caractéristiques observées du pic, y compris sa position et sa largeur. En faisant cela, les scientifiques espèrent se rapprocher de l'identification des types exacts de HAP responsables de cette caractéristique clé de la poussière interstellaire.
Conclusion
Le pic d'extinction 2175 fascine les astronomes depuis des décennies. Bien que des progrès significatifs aient été réalisés pour comprendre ses causes potentielles, il reste encore beaucoup de travail à faire. La recherche actuelle indique que les hydrocarbures aromatiques polycycliques pourraient être des porteurs possibles, mais la complexité de leurs interactions avec la lumière maintient le mystère vivant. Continuer d'étudier ces molécules aidera à clarifier leur rôle dans la poussière interstellaire et contribuera à une compréhension plus profonde de la composition et de l'évolution de l'univers.
Titre: Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Molecules and the 2175 Angstrom Interstellar Extinction Bump
Résumé: The exact nature of the 2175 Angstrom extinction bump, the strongest spectroscopic absorption feature superimposed on the interstellar extinction curve, remains unknown ever since its discovery in 1965. Popular candidate carriers for the extinction bump include nano-sized graphitic grains and polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) molecules. To quantitatively evaluate PAHs as a possible carrier, we perform quantum chemical computations for the electronic transitions of 30 compact, pericondensed PAH molecules and their cations as well as anions with a wide range of sizes from 16 to 96 C atoms and a mean size of 43 C atoms. It is found that a mixture of such PAHs, which individually exhibit sharp absorption features, show a smooth and broad absorption band that resembles the 2175 Angstrom interstellar extinction bump. Arising from \pi^{*} --\pi, the width and intensity of the absorption bump for otherwise randomly-selected and uniformly-weighted PAH mixtures, do not vary much with PAH sizes and charge states, whereas the position shifts to longer wavelengths as PAH size increases. While the computed bump position, with the computational uncertainty taken into account, appears to agree with that of the interstellar extinction bump, the computed width is considerably broader than the interstellar bump if the molecules are uniformly weighted. It appears that, to account for the observed bump width, one has to resort to PAH species of specific sizes and structures.
Auteurs: Qi Lin, X. J. Yang, Aigen Li
Dernière mise à jour: 2023-08-08 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2308.04084
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.04084
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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