Sveučilište Delaware predvodi istraživački tim koji bi mogao pomoći da astrofizičari točnije analiziraju ogromne molekularne oblake plina i prašine od kojih nastaju zvijezde.

Krzysztof Szalewicz, profesor fizike i astronomije sa spomenutog sveučilišta, bio je glavni istraživač Nacionalne zaklade za znanost koja je financijski potpomagala u znanstveno-istraživačkom projektu.

U projektu su riješene jednadžbe kvantne mehanike koje preciznije opisuju interakcije između molekula vodika i ugljičnog-monoksida, dvije najbrojnije molekule plina u svemiru. Takvi su proračuni važni za spektroskopiju, znanost koja identificira atome ili molekule bojom vidljivog spektra koje te čestice emitiraju ili apsorbiraju, navodi časopis Science u svom broju od 1. lipnja.

Sir Isaac Newton otkrio je da se Sunčeva svjetlost, kada prolazi kroz prizmu, rastače u duginim bojama. Danas je spektroskopija bitna u područjima raspona od medicinske dijagnostike pa sve do sigurnosti zračnih luka.

U astrofizici spektrometri pričvršćeni na teleskope u orbiti mjere zračenje izvan vidljivog spektra (od infracrvenog do mikrovalnog) kako bi detektirali i kvantificirati obilje kemijskih elemenata i molekula, kao i njihove temperature i gustoće, na mjestima kao što su velike maglice, primjerice Orionova maglica, koju još zovemo i nebesko rodilište koje vrvi novonastalim zvijezdama. Orionova maglica je udaljena neki 1.500 svjetlosnih godina.

Budući da ugljični monoksid – druga najbrojnija molekula u prostoru, biva lako otkrivena pomoću spektrometra, to nije slučaj sa vodikom. Unatoč činjenici da kao najobilnija molekula u svemiru, vodik emitira i apsorbira vrlo malo svjetlosti u spektralnim rasponima koje se mogu promatrati.

To znači da znanstvenici moraju izvoditi zaključke na temelju informacija o molekularnim spojevima vodika iz njegovih slabih interakcija s ugljičnim monoksidom u međuzvjezdanom mediju (prostor između zvijezda).

"Vodikov se spektar gubi na putu, dok je ugljični monoksid poput svjetionika – njegov se spektri promatraju mnogo nego bilo koje druge molekule", kaže Szalewicz te dodaje: "Neizravno se može reći kolika je gustoća vodika iz spektra ugljičnog monoksida".

Szalewicz i koautori, Piotr Jankowski, s poljskoj sveučilišta Nikola Kopernik u Torunu, te A. Robert W. McKellar, iz Nacionalnog vijeća za istraživanje u kanadskoj Ottawi, željeli su ponoviti istraživanje spektra vodika i ugljično-monoksidnog kompleksa.

Szalewicz i Jankowski su ovakve kalkulacije prvi put izvodili prije 14 godina, paralelno sa kalkulacijama precizno mjerenje je obavljao McKellar. U svom računalnom modelu znanstvenicima su potrebne ove kalkulacije da utvrde kako se elektroni gibaju oko jezgre.

U tu svrhu one uključuju simultane pobude i do četiri elektrona u isto vrijeme. Razina energije proizvedene od strane rotacija i vibracija jezgre se zatim izračunava i koristiti za izgradnju teorijskog spektra da bi se mogla usporediti s izmjerenim podacima od strane McKellara.

Szalewiczeva ekspertiza numeričkim putem objašnjava jednadžbe za kretanja elektrona u molekulama koje rezultiraju privlačenjem ili odbijanjem jednih od drugih, a zatim pomoću ove interakcije sagledava različita svojstva klastera i kondenzirane materije, što nam pomaže u razumijevanju na koji način se od plina gustoće ne veće od duhanskog dima formiraju cijele galaksije.