15 december 2017

Quantumtunneling voert alcoholproductie in de ruimte op

moleculaire wolk

De Paardekopnevel (in infrarood), een mooi voorbeeld van een moleculaire wolk.

Laboratoriumexperimenten, uitgevoerd aan de Universiteit van Leeds, hebben uitgewezen dat de productie van bepaalde alcoholen in de koude interstellaire ruimte enorm opgevoerd kan worden door quantumtunneling – een quantummechanisch proces waarbij bepaalde reacties die normaal gesproken onmogelijk lijken toch plaatsvinden.

In donkere moleculaire wolken zoals de Paardekopnevel zijn verscheidene alcoholverbindingen aangetroffen, waaronder het methoxy-radicaal (CH3O). Dergelijke complexe organische moleculen ontstaan doorgaans in extreem dunne ijslaagjes op interstellaire stofdeeltjes, onder invloed van ultraviolette straling. De vorming van het methoxy-radicaal kon in het laboratorium op deze wijze echter niet gereproduceerd worden.

Dat het molecuul in de gasfase ontstaat, met methanol (CH3OH) als basis, leek onwaarschijnlijk, omdat de daarvoor benodigde reacties te traag verlopen en er te weinig energie voor beschikbaar is bij de extreem lage temperaturen in moleculaire wolken (ca. 210 graden onder nul).

Uit de nieuwe laboratoriumexperimenten blijkt nu echter dat de reacties waarbij het methoxy-radicaal ontstaat bij die lage temperaturen vijftig keer zo snel verlopen als bij kamertemperatuur, als gevolg van het optreden van quantumtunneling. Zo kan de vorming van het radicaal dus toch verklaard worden.

Als ook andere complexe moleculen als gevolg van quantumtunneling veel gemakkelijker en sneller ontstaan dan altijd is aangenomen, zou de hoeveelheid organische materie in de interstellaire ruimte wel eens flink kunnen zijn onderschat, aldus de onderzoekers, die hun resultaten vandaag publiceren in Nature Chemistry.

Bron: Astronomie.nl

Laat wat van je horen

*