Új kötést találtak a csillagmaradványok körül

[SVHSolyom]

Új kötést találtak a csillagmaradványok körül

 

Új kémiai kötésre bukkantak, ami kizárólag a világűr szélsőséges körülményei között működik. A kötés olyan rendkívüli erősségű mágneses mezők jelenlétében alakul ki, mint ami a nagy sűrűségű fehér törpecsillagok körül uralkodik. Felfedezése nem csak egy szokatlan és egzotikus kémia létezését demonstrálja, de betekintést engedhet ezeknek a rejtélyes csillagoknak a viselkedésébe is.

 

A fehér törpék alacsony tömegű csillagok magjainak maradványai, amik már az összes üzemanyagukat elhasználták. Elvileg ez a csillagok többségének a végső stádiuma, a vörös óriást követő állapot. Bár tömegüket tekintve nem állnak messze a Naptól, egy fehér törpe alig nagyobb a Földnél, ami elképesztő sűrűséget jelent. Ebből adódóan rendkívül erős - a Földénél tízmilliárdszor erősebb - mágneses mezőkkel rendelkeznek, ami hatással van a kémiai kötéseket felépítő elektronok viselkedésére is.

 

A Földön az azonos elektronegativitású kémiai elemek általában kovalensen, erősen különböző elektronegativitású elemek ionosan kötődnek. A kötéseket létrehozó elektronokat Pauli-féle kizárási elv vezérli: két elektron nem foglalhatja el egyidejűleg ugyanazt a kvantumállapotot. Ennek elkerülése érdekében a kötések elektronjai ellentétes spinnel rendelkező párokat keresnek. A spin, vagyis a részecskék saját, belső impulzusmomentuma szimmetrikus vagy aszimmetrikus lehet. A fehér törpék intenzív mágneses mezejében "ez a spin kölcsönhatásba lép a külső mezővel, egy kis mágnesként viselkedve" - nyilatkozott Kai Lange, az Oslo-i Egyetem kutatója, a tanulmány vezetője.

 

Ennek eredményeként mindkét elektron spinje a külső mezőhöz igazodik, arra késztetve az egyik elektront, hogy egy másik állapotba váltson, amit lazító molekulapályának neveznek. Normál esetben ez a kémiai kötés felbomlását eredményezi. "Egy normális molekulánál ezeket az lazító pályákat nem foglalják el elektronok" - mondta Lange. "Ha tartalmaznak, az atomok többé nem kötődnek egymáshoz, a molekula pedig szétbomlik"

 

Lange és munkatársai kíváncsiak voltak, vajon miben különbözhet mindez egy fehér törpe környezetében. "A kémia és a molekuláris fizika nagyon megváltozik egy erős mágneses mező jelenlétében" - mondta Erik Tellgren, Lange munkatársa. "Egészen egyszerű rendszerek is egzotikus és szokatlan magatartást tanúsítanak a normál körülmények között megszokotthoz viszonyítva"

 

Ez szem előtt tartva a kutatók kvantumkémiai szimulációkat végeztek hidrogén és hélium atomok kémiai kötéseinek modellezve egy fehér törpe mágneses mezejében. Az atomok mindkét esetben erős kötésű párokba rendeződtek. Mivel az elektronok ezekben az atomokban lazító pályát foglaltak el - ami tiltott mindkét ismert kémiai kötésnél - a kutatók ezt egy új típusú kötésnek minősítették, amit "perpendikuláris paramágneses kötésnek" neveztek el.

 

David Clary az Oxford Egyetem tudósa, aki nem vett részt a tanulmányban, "kiválónak" nevezte a norvég kutatást, hozzátéve, hogy "az eredmények arról tanúskodnak, hogy egy mágneses mező képes stabilizálni a molekulákat". Bár a szerzők szerint az új kötés reprodukálása a Földön nem lehetséges, a felfedezés rávilágít, hogyan változhat a molekuláris kémia extrém körülmények között. Teller szerint lehetnek még más felfedezésre váró furcsa, vagy szokatlan kötések is.

 

A hasonló kutatások segítenek megismerni a különböző asztrofizikai objektumokat. Ha megértjük az anyag viselkedését a fehér törpék és a hozzájuk hasonló objektumok körül, akkor talán könnyebben és pontosabban értelmezhetjük megfigyelt spektrumaikat és egyszerűbb lesz kibogozni a légköreikben végbemenő folyamatokat.