1) Докладчик: М.С. Мурга (ИНАСАН)

Название доклада: Образование ПАУ в оболочках звёзд АВГ: роль поверхностной химии и необходимость альтернативных путей

Содержание доклада: Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) широко распространены в межзвёздной среде и играют ключевую роль в протекающих там физико-химических процессах. Считается, что основным местом их формирования являются оболочки звёзд на стадии асимптотической ветви гигантов (АВГ), где условия (температура, давление) благоприятствуют образованию и росту ароматических структур. В то время как газофазные механизмы формирования первого ароматического кольца и последующего роста молекул изучены достаточно хорошо, вклад гетерогенных реакций на поверхностях таких материалов, как карбид кремния (SiC) и аморфный углерод, остаётся не до конца выясненным. Между тем, присутствие твёрдых частиц и каталитические процессы на их поверхности могут существенно влиять на количество и размеры образующихся ПАУ.

В данном исследовании представлена новая модель, описывающая образование и рост ПАУ в оболочках звёзд АВГ. Эта модель интегрирует высокотемпературную газофазную сетку реакций с поверхностными реакциями и самосогласованно связывает химию ПАУ с эволюцией пыли. Частицы карбида кремния (SiC) рассматриваются в качестве центров нуклеации: на них осаждаются различные углеводороды, включая ПАУ, что приводит к росту пылевых частиц, который также усиливается за счёт их коагуляции. Особое внимание в модели уделено каталитическим путям образования бензола. В рамках предложенного механизма происходит последовательное присоединение трёх молекул ацетилена (C₂H₂) к поверхности пылевых частиц (SiC, аморфный углерод, ПАУ), что приводит к росту радикальной цепи, её циклизации в бензол (C₆H₆) и последующему десорбции молекулы. Для изучения реакции циклотримеризации ацетилена были проведены: 1) теоретические расчёты методами молекулярной динамики и квантовой химии; 2) эксперименты по измерению выхода ПАУ в присутствии катализаторов и в их отсутствие.

С помощью разработанной модели было рассчитано содержание ПАУ в оболочке звезды АВГ IRC+10216. Сравнение модельных сценариев с учётом поверхностных реакций и без них демонстрирует, что гетерогенный катализ повышает эффективность ПАУ и изменяет распределение по молекулам. Полученные результаты также указывают на то, что исключительно газофазные реакции не способны обеспечить рост ПАУ до размеров, наблюдаемых в межзвёздной среде. Это позволяет сделать вывод о необходимости поиска и изучения альтернативных, в частности, образования и роста ароматических структур на поверхности пыли.

Записаться на семинар