Ph.d.-forsker Anne P. Rasmussen har sammen med Dr. Gabi Wenzel, professor Liv Hornekær og professor Lars H. Andersen undersøgt fotofysikken hos individuelle kandidater til interstellare partikler. Når man ser på rummet mellem stjernerne, som i astrofysikken kaldes det Interstellare Medium (ISM), er der en ensartet emission inden for det røde lysspektrum, fra ca. 540 til 800 nm, kendt som Extended Red Emission (ERE). Det er almindeligt antaget, at dette skyldes interstellart støv, men de specifikke molekyler og partikler, som kan være ansvarlige, er stadig ukendte. Rasmussen og hendes team mener, at små organiske molekyler kan være en del af puslespillet. Deres forskning blev for nylig offentliggjort i Astronomy & Astrophysics (A&A).

Forskerne kiggede på fem molekyler, som kan bidrage til ERE. Et af de undersøgte molekyler er en protoneret polycyklisk aromatisk kulbrinte (PAH). Kort sagt er dette et almindeligt organisk molekyle, som er bundet sammen i flere cykliske former kaldet aromatiske ringe. De fire andre molekyler er oxygen-funktionaliserede PAH'er (OPAH'er). Dette studie undersøgte disse OPAH'ers evne til at absorbere nær-ultraviolet og synligt lys. Formålet med eksperimentet er at se, om OPAH'ernes lavtliggende elektroniske tilstande kan matche og dermed muligvis forklare nogle af ERE-båndene.

Optik er en vigtig del af den måde, vi studerer himlen og rummet på. Indsamling af information om, hvordan lys interagerer med forskellige partikler, molekyler og tyngdekraft, bidrager til vores viden om universets mysterier. Der er to primære måder at indsamle optiske data fra rummet på, gennem emissions- og absorptionsspektre. I emissionsspektre frigiver exciterede tilstande af visse partikler lys, som vi kan se. I absorptionsspektre optager partiklerne lys til deres interaktioner, hvilket efterlader huller i det samlede spektrum, som forskerne kan undersøge. Ved at fokusere på absorptionen af OPAH'er kan forskerne lære mere om disse molekylers indre struktur, og hvordan de kan interagere med lys for at bidrage til ERE.

Eksperimentet blev udført ved hjælp af Aarhus' egen ELISA (Electrostatic Ion Storage ring i Aarhus). ELISA gør det muligt for forskere at opbevare ioner i lange perioder samt observere interaktioner mellem disse ioner med laserlys.

Med ELISA målte forskerne gasfaseabsorptionen af disse fem organiske molekyler inden for lysområdet 200-700 nm. De eksperimentelle spektre blev derefter sammenlignet med beregninger udført i henhold til tidsafhængig tæthedsfunktionsteori (TD DFT).  TD DFT er en teori, der bruges i fysikken til at måle et systems bevægelser i et tidsafhængigt felt, f.eks. et elektrisk felt, som i dette tilfælde. Rassmussens team fandt ud af, at to specifikke OPAH'er har brede absorptionslinjer langt inde i den røde side af deres spektrum. Disse absorptionsplateauer kan forklares med elektroniske tilstande på lavt niveau, som igen kan være relevante for forståelsen af ERE. Dette studie viser, at OPAH'er faktisk kan bidrage til ERE i ISM, når sådanne molekyler interagerer med UV og synligt lys. I fremtidige studier foreslår holdet fortsat forskning ved kryogene temperaturer, som giver meget mere præcise spektroskopiske fingeraftryk, der kan sammenlignes med observationer af ISM.

Sammenfattende undersøger denne forskningsartikel lysabsorptionsegenskaberne for protonerede oxygenfunktionaliserede polycykliske aromatiske kulbrinter (OPAH'er), som er vigtige molekyler i forståelsen af kemien og fysikken i astronomiske miljøer. Undersøgelsen giver værdifuld indsigt i disse molekylers opførsel, når de interagerer med lys, hvilket kan hjælpe med at forbedre vores forståelse af de kemiske interaktioner i rummet.

Læs artiklen her.

Lavet i samarbejde med Science Melting Pot