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Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur UV-VIS-Spektroskopie großer astrophysikalisch relevanter Kohlenwasserstoff-Moleküle

Steglich, Mathias - Friedrich-Schiller-Universität Jena (2011)


Der Ursprung der diffusen interstellaren Banden (DIBs) und des UV-Bumps bei 217.5 nm beschäftigt Astrochemiker inzwischen seit mehr als einem halben Jahrhundert. Von deren Aufklärung verspricht man sich entscheidende Erkenntnisse über die Physik und Chemie der interstellaren Materie.

Im Verlaufe dieser Arbeit wurden die elektronischen Absorptionseigenschaften großer, auf dem Element Kohlenstoff basierender Moleküle untersucht, für deren Vorhandensein im interstellaren Medium (ISM) deutliche Hinweise existieren. Unter Anwendung von Laborexperimenten, die die Bedingungen des ISM simulieren, in Kombination mit theoretischen Vorhersagen konnte u.a. gezeigt werden, dass polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs) in neutraler sowie einfach ionisierter Form für den Bump in der Extinktionskurve bei 217.5 nm verantwortlich sein können, wenn sie im Mittel aus etwa 50 (oder mehr) C-Atomen bestehen. Diverse Indizien sprechen jedoch dagegen, dass diese Moleküle, wie vielfach vermutet wird, auch Träger der DIBs sind.

Dass Diamantoide, aus mehreren Diamanteinheitszellen aufgebaute Moleküle, auf der Erde natürlich vorkommen, konnte erst vor kurzem nachgewiesen werden. Aufgrund der ebenfalls in dieser Arbeit untersuchten spektroskopischen Eigenschaften dieser Spezies dürfte sich ein Nachweis in astrophysikalischen Objekten anhand spektraler Charakteristika jedoch als schwierig erweisen. Davon ausgenommen könnten die kleinsten Moleküle dieser Art, wie Adamantan (eine Zelle) und Diamantan (zwei Zellen), sein. Anhand elektronischer Signaturen im UV konnte nachgewiesen werden, dass deren Ionisierung, ausgelöst duch Bestrahlung mit FUV-Photonen, wie sie im interstellaren Raum reichlich vorhanden sind, vom gleichzeitigen Verlust eines peripheren H-Atoms begleitet wird. Dadurch bilden sich stabile Ionen mit abgeschlossenen Molekülschalen, die ein permanentes elektrisches Dipolmoment aufweisen und demzufolge mittels radioastronomischer Beobachtungen aufgespürt werden könnten.


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