АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2007, том 41, № 2, с. 142-144
УДК 523.64
О ПРИРОДЕ НЕИДЕНТИФИЦИРОВАННЫХ КОМЕТНЫХ ЭМИССИЙ
© 2007 г. И. Ä. Симония
Шемаханская астрофизическая обсерватория НАН Азербайджана Поступила в редакцию 09.11.2005 г.
Обсуждается природа неидентифицированных кометных эмиссий. Рассматривается модель ледяных частиц кометных гало как смеси замороженных полициклических ароматических углеводородов и ациклических углеводородов. Описаны свойства замороженных углеводородных частиц. 5%-7% неидентифицированных кометных эмиссий рассматриваются как фотолюминесценция замороженных углеводородов. Приведены результаты сравнительного анализа положения неидентифицированных эмиссий в спектре кометы 19Р/Боррелли с положениями квазилиний в спектрах фотолюминесценции полициклических ароматических углеводородов, растворенных в ациклических углеводородах при температуре 77 К и представляющих собой поликристаллический раствор.
PACS: 96.25.-f, 96.30.-t, 96.30.Cw, 96.50.-e, 96.50.Bh
ВВЕДЕНИЕ
Рассмотрим проблему неидентифицированных кометных эмиссий. В работе Симония (2004) неидентифицированных кометные эмиссии рассматривались как фотолюминесценция замороженных углеводородных частиц (ЗУЧ). В той же работе была предложена модель ЗУЧ и приведен результат вычислений отношения потока фотолюминесценции к потоку рассеянного солнечного излучения ^люм/^рас. Это отношение в условиях высокого квантового выхода фотолюминесценции ЗУЧ (50% и более) и их альбедо в пределах 0.1-0.3 больше единицы. Данное обстоятельство обеспечивает относительно легкую регистрируемость люминесцентного сигнала. В указанной работе были приведены также результаты сравнительного анализа, спектрального положения неидентифицированных кометных эмиссий спектра кометы 122Р/де Вико с положениями флуоресцентных и фосфоресцент-ных эмиссий замороженных поликристаллических растворов, т.е. полициклических ароматических углеводородов и ациклических углеводородов при Т= = 77 К (ПАУ + АУ). Сравнительный анализ показал, что 28 ароматических молекул входят в состав ЗУЧ ледяного гало кометы 122Р/де Вико. Таким образом, не менее 7% указанных эмиссий поддались идентификации в рамках механизма фотолюминесценции. Мы предполагаем, что ледяные гало комет содержат разнодисперсные ЗУЧ, люминес-цирующие в различных диапазонах оптического спектра под воздействием солнечного УФ-излуче-ния. Для подтверждения результатов, полученных нами ранее, мы провели сравнительный анализ спектрального положения неидентифицированых эмиссий спектра кометы 19Р/Боррелли с положениями флуоресцентных и фосфоресцентных эмиссий квазилинейчатых спектров поликристаллических растворов ПАУ + АУ. (Температура заморо-
женного раствора Т = 77 К.) Результаты сравнительного анализа приводятся ниже.
ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ЗАМОРОЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЧАСТИЦ
В течение продолжительного времени единственным рассматриваемым механизмом свечения кометного вещества являлась резонансная флуоресценция разреженных газов кометных атмосфер. Вместе с тем большинство комет обладают также развитыми гало, представляющими собой облака пылевых или ледяных частиц.
Вопрос наличия у комет гало ледяных частиц все еще обсуждается. Мы считаем, что поверхностные слои льдов кометных ядер могут являться источниками, поставщиками ледяных частиц, в том числе ЗУЧ. Процесс поглощения ледяными частицами кометных гало солнечного УФ-излучения с последующей переработкой поглощенной энергии в излучение оптического диапазона (фотолюминесценция) ранее не рассматривался. В то же время сотни неидентифицированных кометных эмиссий оставались объектом лишь пассивного изучения. Мы считаем, что необходимо расширить исследования взаимодействия солнечного электромагнитного излучения с ледяными частицами гало комет. При этом процессу фотолюминесценции малых частиц должно уделяться особое внимание.
Замороженные углеводородные частицы под воздействием солнечного УФ-излучения могут люминесцировать в виде узких эмиссий и их серии в различных областях оптического спектра. Изменение химического состава ЗУЧ или концентрации компонентов поликристаллической смеси вследствие внешних воздействий могут приво-
О ПРИРОДЕ НЕИДЕНТИФИЦИРОВАННЫХ КОМЕТНЫХ ЭМИССИЙ
143
дить к уширению узких линий вплоть до появления широких бесструктурных эмиссий.
Широкие бесструктурные эмиссии наблюдаются в отражательных туманностях и других объектах галактики (Witt, Vijh, 2004). Эти полосы в диапазоне 5400-9400 Ä называют расширенной красной эмиссией. В ряде работ были предложены модели люми-несцирующих пылинок, способных быть источниками расширенной красной эмиссии отражательных туманностей и других объектов. К примеру, в работе Duley и др. (1997) рассматривалась фотолюминесценция аморфных углеродных частиц, богатых водородом. Ledoux и др. (2001), Witt и Vijh (2004) рассматривали нанокремниевые пылинки как основной источник указанной расширенной красной эмиссии.
На малых гелиоцентрических расстояниях с повышением температуры вещества кометных ЗУЧ их люминесцентные эмиссии могут испытывать заметные уширения. Не исключено, что при определенных значениях температуры люминесцентные эмиссии ЗУЧ могут приобретать континуальный характер. Если допустить, что ядро кометы 19Р/Боррелли было окружено облаком ледяных частиц, определенная часть которых представляла собой ЗУЧ, то под действием солнечного УФ-излуче-ния ЗУЧ гало этой кометы должны были люминес-цировать в оптическом диапазоне спектра. Мы провели сравнительный анализ спектрального положения неидентифицированных эмиссий спектра кометы 19Р/Боррелли с положением линий флуоресценции и форфоресценции поликристаллических растворов ПАУ + АУ, находившихся при температуре T = 77 К. Мы использовали данные по не-идентифицированным эмиссиям спектра кометы 19Р/Боррелли, приведенные в работе Churyumov и др. (2002), и базу данных по квазилинейчатым спектрам люминесценции ароматических молекул (Теплицкая и др., 1978). Необходимо подчеркнуть, что поликристаллические растворы ПАУ + АУ, исследованные Теплицкой и др. (1978), являются химическими аналогами вещества ЗУЧ. Сравнительный анализ проводился с точностью ±1 Ä. Результаты приводятся в таблице. В первом столбце таблицы даны наименование ПАУ и их формулы; во втором - наименование растворителя; в третьем - длины волн люминесцентных эмиссий соответствующих поликристаллических растворов; в четвертом - длины волн эмиссии спектра кометы 19Р/Боррелли, имевших статус неидентифицированных эмиссий в работе Churyumov и др. (2002).
В работе Churyumov и др. (2002) затабулирова-ны 122 неидентифицированные эмиссии спектра кометы 19Р/Боррелли. Как видим, не менее 6.5% ранее неидентифицированных эмиссий спектра указанной кометы представляют собой фотолюминесценцию замороженных углеводородных частиц. Результаты сравнительного анализа показывают, что не менее 8 различных молекул ПАУ
Результаты сравнительного анализа
Наименование ПАУ Растворитель 3 4
Дифениленоксид С12Н80 Н-гептан 4507 4507.03
Дифениленсульфид С12Н88 Н-гептан 4256 4256.01
Хризен С18Н12 Н-гексан 4000 4000.28
1,2-Бензпирен С20Н12 Н-гексан 5876 5876.98
Тетрафен С18Н12 Н-октан 3909 3909.41
Н-гексан 4085 4085.33
3,4-Бензпирен С20Н12 Н-октан 4085 4085.33
Н-гексан 4507 4507.03
1,2-5,6-Дибензантрацен С22Н14 Н-гексан 4140 4140.11
3,4-8,9-Дибензпирен С24Н14 Н-гексан 4483 4482.50
могут входить в состав ЗУЧ ледяного гало кометы 19Р/Боррелли.
ДИСКУССИЯ
Замороженные углеводородные частицы ледяных гало комет люминесцируют под воздействием солнечного УФ-излучения. Это излучение, поглощаемое веществом ЗУЧ, представляющим собой замороженную смесь ПАУ + АУ, трансформируется в оптическое излучение - процесс фотолюминесценции. При этом спектр люминесценции ЗУЧ представляет собой серии узких эмиссий, в основном в диапазоне 3900-6500 Ä. Повышение температуры вещества ЗУЧ, как уже отмечалось, будет вызывать уширение люминесцентных эмиссий. Слабые линии, не поддававшиеся ранее идентификации, обнаруживаются в большинстве комет (Wy-ckoff и др. 1994; Cochran, Cochran, 2002; Brown и др. 1996; Churyumov и др., 2002). Теперь становится понятным, что 5%-7% неидентифицированных эмиссий кометных спектров представляют собой фотолюминесценцию замороженных углеводородных частиц. Вместе с тем необходимо отметить, что пылевые гало комет могут содержать значительные количества мелкодисперсных углеродных частиц и неорганических пылинок, включая силикатные частицы миллиметровых или субмиллиметровых размеров. Если удастся установить, что указанные минералы могут обладать высоким квантовым выходом фотолюминесценции в условиях низких температур, выше приведенный усредненный интервал 5%-7% эмиссии может значительно расшириться. Такое предположение является логичным, ибо пылевые гало комет могут изобиловать разными минеральными частицами, испытывающими вариацию температур в заметных пределах с изменением гелиоцентрических расстояний комет. Вместе с тем очевидно, что источниками большей части неидентифицированных кометных эмиссий явля-
144
СИМОНИЯ
ются соответствующие молекулы - фрагменты более сложных родительских молекул.
ЗУЧ ледяных кометных гало будут взаимодействовать как с нейтральной, так и с ионизованной компонентами кометных атмосфер. Основным проявлением такого взаимодействия будет адсорбция кометных газов поверхностным слоем ЗУЧ. Это, в свою очередь, будет приводить к обогащению вещества ЗУЧ новыми химическими компонентами. В ряде случаев результатом адсорбции будет изменение люминесцентного спектра ЗУЧ, включая изменение распределения интенсивностей в сериях соответствующих эмиссий. Большинство отобранных полициклических ароматических молекул, составляющих с ациклическими углеводородами поликристаллические растворы при T = 77 К, в лабораторных условиях демонстрировали фотолюминесценцию вида флуоресценции. Малая же часть поликристаллических растворов ПАУ + АУ демонстрировала фотолюминесценцию вида фосфоресценции. Это означает, что определенные ЗУЧ, перемещаясь в атмосфере кометы, выйдя из поля прямого действия УФ-излучения в противо-солнечном направлении, перестанут люми
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.