M echanizm świecenia i polaryzacja światła mgławicy „Krab”
T. JA R Z Ę B O W S K IW o sta tn im czasie ukazało się szereg in teresu jący ch prao n a te m a t m gław icy „K ra b " (M 1). J e s t to m gław ica gazow a, co do k tó rej nie m a ju ż dzisiaj raczej w ątpliw ości, iż je s t ona pozostałością po gw ieździe supernow ej z 1054 ro k u ; zaliczam y ją do ty p u m gła w ic p la n eta rn y c h . J u ż wcześniej stw ierdzono, iż stanow i o n a dość osobliw y przy p ad ek w śród m gław ic gazow ych ze w zględu n a fa k t w ystępow ania w idm a ciągłego o bardzo dużym natężen iu , podczas gd y natężen ie w idm a liniowego nie p rzek racza 10% . P o n a d to obecność linii stw ierdzam y tu głównie ty lk o w zew nętrznych w łóknach mgławicy, n a to m ia st c e n tra ln a jej część e m itu je w zasadzie w yłącznie w idm o ciągłe.
W y tłum aczenie tego fa k tu n atra fiało n a znaczne tru d n o ści. R ozpraszanie nie może w ty m w y p ad k u w chodzić w grę chociażby dlatego, iż nie stw ierdzam y t u obecności w ystarczająco jasnej gw iazdy centralnej (zresztą d otychczas nie m a n aw e t pew uości k tó ra gw iazda m ia ła b y t u b y ć gw iazdą ce n traln ą ). Rów nież tru d n o b y ło b y w yjaśnić ta k duże n atężenie w idm a ciągłego p rz y jm u ją c zw ykły m echanizm prom ieniow ania ciągłego (przejścia „sw obodno-sw obodne" lu b „sw obodno-zw iązane"). Sugerowano rów nież inne m echanizm y świecenia, ja k jednoczesna em isja dw óch fotonów ( S p i t z e r i G r e e n s t e i n ) , czy też ro zp ad izotopów prom ieniotw órczych ( R a m s e y ) . Je d n ak ż e w zw iązku z fak te m stw ierdzenia bardzo silnej p o lary zacji św iatła tej m gław icy m ożna uw ażać za dość p raw d opodobny in n y zupełnie m echanizm , a m ianow icie że obserw ow ane w idm o ciągłe po w staje w w yniku ru ch u elektronów o b ardzo w ysokich energiach w polu m agnetycznym m gław icy.
F a k t w ystępow ania w ysokiej polary zacji św iatła m gław icy K ra b o d k ry ty zo stał po raz pierw szy przez D o m b r o w s k i e g o w 1953 ro k u [1], a n astęp n ie potw ierdzony przez szereg innych autorów [2], [3], [4], [5]. N ajb ard ziej szczegółowo, ja k dotychczas, zagadnienie to opracow ali W a l r a v e n [6] i W o l t j e r [7].
P o m ia ry dokonane przez W a lrav e n a w ykonane zo stały m e to d ą fo to elek try czn ą p rz y użyciu 80-cm reflek to ra O bserw atorium H a u te P rovence w ro k u 1956. W z a sto sow anej m etodzie m ierzono jednocześnie p rz y pom ocy dw óch oddzielnych m nożników elektronow ych 1P21 i galw anom etrów natężen ie prom ieni zw yczajnego i nad zw y czaj nego. S pecjalny m otorek przesuw ał stopniow o in stru m e n t w zdłuż kół godzinnych p rzy jednoczesnej ciągłej re je stra c ji n atęż en ia obu spolaryzow anych p ro sto p ad le p rom ieni, o trzy m y w an y ch z różnych części m gław icy. O bserw acje w ykonyw ano przez diafrag m ę o średnicy 0,3 m in u ty kątow ej p rz y 14 różnych p o zycjach w rek ta sce n zji. W y n ik i p o m iarów w skazyw ały, iż obserw ow any stopień polary zacji dochodzi w n ie k tó ry ch r e jo n a c h m gław icy do około 5 0 % .
W p ra c y w ykonanej przez W o ltje ra sto p ień p o la ry z ac ji w yznaczany b y ł d la około 1000 p u n k tó w m gław icy. A u to r opracow ał tu o trzy m an e przez B a a d e g o n a M ount P a lo m a r [8] klisze m gław icy sfotografow anej przez polaroid w 4 różnych k ą ta c h p o z y cy jn y ch . Z pom iarów różnic zaczernienia klisz, w ykonanych przez d iafragm ę o średnicy odpow iadającej około 5 ", o trzy m an o n a stopień p o lary zacji w artości dochodzące w
nie-Z literatury naukowej
167
k tó ry c h p u n k ta c h m gław icy do około 80% . N ie je s t zaś w ykluczone, iż p rzy w ydzieleniu jeszcze niniejszych rejonów m gław icy m ożna b y o trzy m ać w w yniku jeszcze wyższy sto p ień po lary zacji.
T ak w ysoki stopień p o lary zacji św iatła zn a jd u je całkow ite w ytłum aczenie p rz y założeniu, iż m echanizm św iecenia należy t u p rzy p isać rela ty w isty c zn y m elektronom , po ru szający m się w polu m ag n ety czn y m m gław icy. T a k i m echanizm świecenia m ogli b y śm y nazw ać m echanizm em „syn ch ro tro n o w y m ", gdyż ru ch elektronów zachodzi tu podobnie ja k i ru ch elektronów w synch ro tro n ie, gdzie zre sztą również obserw uje się ich „świecenie" i em isję prom ieniow ania radiow ego. K oncepcja t a została po raz pie rw szy w y su n ię ta w ro k u 1950 przez A l f y ć n a i H e r l o f s o n a ja k o p rzypuszczalny m echa nizm prom ieniow ania radiow ego m gław ic. N astęp n ie S z k ł o w s k i w ro k u 1953, jeszcze przed odkryciem p o la ry z ac ji św ia tła m gław icy K ra b , w ysuw a przypuszczenie, iż w p o d o b n y sposób m ożna b y w y tłu m aczy ć obserw ow ane prom ieniow anie ciągłe te j m g ła w icy [9].
O bszerniejsze opracow anie tego za g ad n ien ia zn a jd u je m y w p ra c y O orta i W alra- v e n a [3]. E le k tro n y , p o sia d ające szybkości zbliżone do szybkości św iatła (elektrony relatyw istyczne), p o ru sz a ją się po to ra c h sp iraln y ch w zdłuż linii sił pola m agnetycznego. E n erg ia p ro m ie n ista , em ito w an a w w y n ik u tego ru c h u i zachodząca n a koszt energii elektronów , zależy od pro m ien ia krzyw izny o rb ity elek tro n u , jego energii E i n a tę ż e n ia p o la m agnetycznego H . Z obliczeń wynika^ iż jeżeli p rzy jm iem y , że natężen ie pola m agnetycznego w m gław icy w ynosi H = 10-3 erstedów , to a b y elektron em itow ał p ro m ieniow anie w idzialne (v sa 1015), jego energia m usi b y ć rzędu E = 1011 eV. A u to rzy zw rac ają uw agę, iż o trzy m an e w arto śc i energii cząstek są t u tego rzędu co i w p rzy p a d k u p rom ieni kosm icznych. P oniew aż z drugiej stro n y p rzypuszcza się, że m gław ica K ra b m oże być silnym źródłem prom ieni kosm icznych, nie je s t w ykluczone, że obydw a te f a k ty m ia ły b y w spólne w ytłum aczenie.
I s to tn y m problem em w ty m zagadnieniu je s t k w estia s tr a t energii elektronów „o p ty czn y ch " w w y n ik u w yprom ieniow yw ania. P rz y jm u je m y t u bowiem , że istn ien ie w m gław icy elektronów relaty w isty czn y ch należy p rzy p isać w ybuchow i gw iazdy yf 1054 roku. Je d n ak ż e, ja k w y n ik a z obliczeń, p rz y n atęż en iu p o la m agnetycznego H = 1 ,0 -10-3 erstedów e le k tro n y o energii 1011 eV tra c ą połow ę swej energii po okresie czasu około 180 la t. Zależy to zre sztą w dużym sto p n iu od n atęż en ia pola m agnetycznego i np. ju ż p rz y E — 3-1 0 -3 o trzy m u je się okres ty lk o 34 la t. O ort i W alrav en , chcąc w yjaśnić f a k t św iecenia m gław icy jeszcze w chw ili obecnej, w ysuw ają hipotezę, iż źródłem ele k tro nów rela ty w isty c zn y c h je s t jeszcze w dalszym ciągu „pozostałość" po gwieździe su p e r now ej, a za te m że elek tro n y relaty w isty czn e w m gław icy reg e n eru ją się sta le i proces jej św iecenia zachodzi praw ie niezm iennie w czasie. P o d o b n y pogląd p o d trz y m u je ró w nież P i k e l n e r [10].
In n ą hip o tezę w ysuw a tu ta j Szkłowski [11]. O drzucając przypuszczenie o m o ż li w ości em itow ania elektronów re la ty w isty c zn y c h przez „szczątki" gw iazdy supernow ej jeszcze w chw ili obecnej, Szkłow ski zak ład a, iż n atężenie pola m agnetycznego w n ie k tó ry c h rejo n a ch m gław icy je s t m niejsze i elek tro n y rela ty w isty c zn e „w yśw iecają się" ta m znacznie w olniej. O bserw ując bow iem m gław icę K ra b stw ierdzam y, iż n a w e t w ce n tra ln e j części m gław icy jasność jej nie je s t jed n ak o w a lecz w y stę p u ją t u m iejsca o zwiększonej jasności, k tó ry c h położenie, ja k to o sta tn io w y k ry to , nie je s t z re sztą stałe lecz zm ienne w czasie. O tóż f a k t istn ien ia ty c h lokalnych rejonów o w yższej jasności m oglibyśm y w yjaśnić albo przez założenie, że ilość „św iecących" elektronów r e la ty w istycznych je s t ta m w iększa, albo że w iększe je s t natężen ie p o la m agnetycznego. Szkłow ski w ysuw a n ie k tó re a rg u m e n ty przem aw iające n a korzyść tej drugiej m o ż li wości, w y k azu jąc p rz y ty m , że gd y natężen ie p o la m agnetycznego zw iększy się n p .
168
'/. literatury naukowejm razy , to objętościow a jasność danego rejo n u m gław icy zw iększy się co najm niej m 5 ra z y .
L okalne flu k tu a c je jasności m gław icy m ożna za te m p rzypisać różnicom w n atęż en iu p o la m agnetycznego, p rz y czym należałoby t u p rzy ją ć, że w „najciem niejszych" re jo nach n atężenie pola m agnetycznego je s t k ilk a k ro tn ie m niejsze niż w rejo n ach ja sn y c h . P rz y jm u ją c , że średnia w arto ść n atęż en ia pola m agnetycznego w ynosi 1 1 = 5-1 0 _ 4 er- stedów , o trzy m u jem y w w yniku, iż energia elektronów relaty w isty czn y ch zm niejszy się d w u k ro tn ie dopiero po upływ ie około 500 la t. Poniew aż p o ruszające się w m gław icy elek tro n y przebyw ać b ę d ą stosunkow o k ró tk o w rejonach o w yższej jasności i siln iej szym p o lu m agnetycznym , ich „w yśw iecanie się" następow ać będzie w rezu ltacie z n a cznie w olniej, niż to w ynikało z obliczeń O orta i W a lrav e n a. P rz y jm u ją c ta k ie założe nie, dochodzim y do w niosku, że elek tro n y o w y starczająco dużej energii m ogły zach o w ać się przez całe 900 la t od czasu w ybuchu supernow ej.
H ip o teza o „synchrotronow ym " m echanizm ie św iecenia m gław icy K ra b w y d aje się dość p o n ętn a. W y jaśn ia ona obserw ow ane w idm o ciągłe m gław icy oraz fa k t w ysokiej polaryzacji św iatła, ja k rów nież w skazuje od ra z u n a źródło prom ieniow ania radiow ego m gław icy, za co b y ły b y odpow iedzialne elek tro n y o m niejszych energiach (108— 1010 eV). S łaba stro n a te j te o rii w y n ik ałab y je d n a k z analizy w arunków fizycznych p a n u jąc y ch w czasie w y b u ch u gw iazdy i w pierw szych sta d ia ch rozw oju m gław icy. Je że li bowiem w ysunąć logiczne, w ydaw ałoby się, przypuszczenie, że w ty m okresie n atężenie pola m agnetycznego było w iększe, to w y stę p u je znow u o m aw iana tru d n o ść w zachow aniu rela ty w isty c zn y c h elektronów . Z tego w zględu Szkłow ski w ysuw a hipotezę, że p o w sta nie cząstek rela ty w isty c zn y c h m iało m iejsce nie w okresie w ybuchu, ale dopiero n a pew nym eta p ie rozw oju m gław icy.
L IT E R A T U R A
[1] D o m b r o w s k i , D o k ład y A kad. N au k Z S R R 94, 1021, 1954. [2] S z a j n , P i k e l n e r , A. Ż. 32, 395, 1955.
[3] O o r t , W a l r a v e n , BAN 12, 285 (N r 462), 1956. [4] H i l t n e r , A p. J . 125, 300, 1957.
[5] C h a c z i k j a n , Soobszczenja B ju ra k an sk o j O bserw atorji 23, 19, 1957. [6] W a l r a v e n , BA N 13, 293 (N r 478), 1957. [7] W o l t j e r , BAN 13, 301 (N r 478), 1957. [8] B a a d e , BAN 12, 312 (N r 462), 1956. [9] S z k ł o w s k i , D o k ład y A kad. N au k Z S R R 90. 983, 1953. [10] P i k e l n e r , A. Ż. 33, 785, 1956. [11] S z k ł o w s k i , A. Ż. 34, 706, 1957.
O hipotezie Platta
A . Gr. PA C H O LC ZY K 1. WstępZ astosow anie kw antow ej te o rii R u e d e n b e r g a i S c h e r r a [7] do cząsteczek n ie nasyconych zw iązków organicznych, posiadających niecałkow icie zapełnione p asm a energetyczne prow adzi do w niosku, że długość fali m aksim um pierwszego silnego pasm a ab so rp cji w n a stę p u ją c y sposób zależy od geom etrii cząsteczki
Z, literatury naukowej
169
gdzie l je s t najw iększą średnicą cząsteczki, g zaś je s t w spółczynnikiem proporcjonalności, rzędu 460 [2].
K lasyczna te o ria ab so rp c ji św ia tła przez cząstki o rozm iarach liniow ych rzędu d ziesiąte k ;'lngstrómów i w iększych, d aje w arto ść w spółczynnika g rzędu 2, a w ięc p rz e szło d w u sto k ro tn ie m niejszą, niż su g e ru ją to kw antow ochem iczne rozw ażania d la tego szczególnego ro d za ju cząstek.
Z agadnienie w arto ści w spółczynnika g je s t o ty le w ażne, że n p . efe k ty eksty n k cji, p rzypisyw ane w o parciu o klasyczną te o rię ab so rp cji św iatła cząstkom o odpow iednich ro zm iarach, m ogą b y ć w p rz y p a d k u m olekuł o nie zapełnionych p asm ac h energetycznych w y tłu m aczo n e obecnością znacznie m niejszych cząstek. P rz y pew nych założeniach może to m ieć pow ażne konsekw encje astrofizyczne.
J a k to m a m iejsce w e w szystkich p rzy p a d k ach , gd y istn ie ją rozbieżności pom iędzy w y n ik am i różnych koncepcji te o rety czn y ch , ta k i w ro zstrzygnięciu tego p roblem u w a rto śc i w spółczynnika g d ec y d u ją cy głos m usi mieć ek sp ery m en t. Otóż p o d ty m k ą te m w idzenia szereg p ra c ek sp ery m en taln y c h p rzeprow adzili o sta tn io P l a t t [3], [4]» [5], [6] i K l e v e n s [6], D ośw iadczenia te polegały n a b a d a n iu ab so rp cji św iatła przez
o / ł R ys. 1. Położenie pierw szego p asm a a b so r
p c ji w zależności od najw iększej średnicy cząsteczek nienasyconych zw iązków o rg a nicznych o niezapełnionych elektronow ych p asm ac h en ergetycznych wg. dośw iadczeń P l a t t a i K l e v e n s a [2]. Małe k ro p k i i znaczki p u ste o d p o w iad a ją różnym ty p o m p rzejść w zbronionych. Znaczki pełne odpo w ia d a ją przejściom dozw olonym . N a r y su n k u u ż y te są n a stę p u ją c e oznaczenia: O w ęglow odory o za m k n ię ty m pierścieniu A p o rfiry n y
□ inne barw niki V d ek a b o ran B 10H 14
P rz ejśc ia d la barw ników o budow ie ła ń c u chowej leżą n a zaznaczonej n a ry su n k u p ro ste j, odpow iadającej w arto ści g — 410
~o 5 10 15 A
L
-cząsteczki nienasyconych zw iązków organicznych, zaw ierających w odór, węgiel, azot, tlen oraz przez cząsteczki d ek a b o ran u B 10H 14. Okazało się, że n a w e t m ałe rod n ik i silnie a b so rb u ją w dziedzinie w idzialnej. B a d an e zw iązki w y k azały p o siad an ie silnego pasm a absorpcji, p rz y czym długość fali odpow iad ająca m aksim um tego p asm a zw iększała się w ogólności ze w zrostem m aksym alnej średnicy cząsteczki. S y tu ac ję tę obrazuje ry su n ek 1, n a k tó ry m m ałe i p u ste znaczki odpow iad ają różnym rodzajom p rzejść w zb ro nionych, zaś pełne znaczki oznaczają przejścia dozw olone. W id ać ogólną zgodność w y ników przedstaw ionych n a ty m ry su n k u z obliczeniam i kw antow om echanicznym i. B arw n ik i o budow ie łańcuchow ej leżą n a p ro stej g = 410. Ogólnie z w yników ty c h dośw iadczeń m ożna p rz y ją ć średnie g rzę d u 400. T ym niem niej w idać pow ażną zależność położenia p asm a ab so rp cji od lo k aln y ch szczegółów s tru k tu ra ln y c h cząsteczek. D la cząsteczek o ty c h sam ych rozm iarach, a różnych stru k tu ra c h A m oże różnić się n aw e t d w u k ro tn ie. T eoria o rb ita li m o le k u la rn y c h p rz y p ow ażnych kom p lik acjach rach u n k o . wyc.h p ozw ala n a o trzy m a n ie w yników d la poszczególnych s tr u k tu r, lecz nie są one d o k ła d n e i nieraz znacznie różnią się od d an y c h dośw iadczalnych. Z tego więc pow odu
170
Z literatury naukowejzagadnienie o trzy m an ia popraw nej zależności absorpcji od długości fali d la różnych s tr u k tu r w ym aga jeszcze w ielu p rac zarów no teo re ty cz n y ch , ja k i dośw iadczalnych.
D ośw iadczenia P la tt a i K levensa w sk az u ją też n a to, że istn ie ją te ż p rzejścia w zbro nione, k tó ry c h długość fali je s t w iększa od A dla przejść dozw olonych.
Z pow yższych rozw ażań m ożna więc w yciągnąć wniosek, że praw ie sferyczna cząstk a zaw ierająca około 500 atom ów je s t w sta n ie szeroko absorbow ać prom ieniow anie w dzie dzinie w idzialnej. W ty m sam ym zakresie długości fal m ogą się te ż znajdow ać p asm a odpow iadające słabym przejściom w zbronionym znacznie m niejszych m olekuł.
2. W łasności optyczne cząstek Platta
P odsum ow ując d an e przez kw antow ochem iczne ro zw ażania w łasności rodników i nienasyconych cząsteczek organicznych o niezapełnionych elektronow ych pasm ach energetycznych po siad ający ch ro zm iary liniowe rzęd u 10—50
A,
(w dalszym ciągu dla skrócenia będziem y te cząsteczki nazyw ać cząstk am i P la tta ), m ożna te w łasności zg ru pow ać w sześciu n astęp u jący c h p u n k ta c h :1. D ługość fali m aksim um pierwszego silnego pasm a ab so rp cji zależy liniowo od najw iększej średnicy cząsteczki, p rz y czym w spółczynnik proporcjonalności je s t rzędu 400, co p o tw ie rd z ają dośw iadczenia P la tt a i K levensa.
2. P rzekrój c z y n n y n a ab sorpcję je s t z g ru b sza sta ły i ró w n y przekrojow i geom e try cz n em u cząsteczki. Równość t a zachodzi w dziedzinie w idzialnej aż do n adfioletu. Q uasim etaliczny c h a ra k te r ab so rp cji ty c h cząstek nie zależy od obecności dom ieszek m etalicznych.
3. C ząstki te o d d a ją zaabsorbow aną energię głównie poprzez reem isję, dy so cjacja chem iczna w ym aga z reguły w iększych p o rcji energii. R eem isja zachodzi szybko (czas życia w sta n ie w zbudzonym rzędu 10-9 sek) w obszarze w idzialnym . J e s t to rów now ażne dużem u albedo (bliskiem u jedności). P rocesy reem isji oscylacyjnej i elektronow ej w p o d czerwieni, prow adzące do term icznej degradacji zaabsorbow anej przez cząsteczkę energii, są pow olniejsze i m a ją znacznie m niejsze praw dopodobieństw o.
4. R eem isja zaabsorbow anego przez cząstk ę prom ieniow ania je s t izotropow a. 5. C ząstki te są p ara m ag n e ty cz n e niezależnie od dom ieszek m etalicznych, co je s t c h a rak te ry sty cz n e d la układów z nie sparow anym i elek tro n am i.
6. D la cząstek P la tt a o rozm iarach rzęd u dziesiątek
A
praw dopodobne są o d ch y le n ia od sferyczności, u w arunkow ane m echanizm em p rocesu ich p ow staw ania. T e o d chylenia od sferyczności, czyli średni k w a d ra t różnicy osi dla cząstk i sk ładającej się z około 500 atom ów będzie rzęd u 500_1/2 , czyli 0,045.P rzy to cz o n a w yżej szczególna ko m b in acja w łasności cząstek P la tt a pozw oliła n a w ysunięcie h ipotezy, pró b u jącej w y tłum aczyć obserw ow ane w łasności p y łu m iędzy- gwiazdowego obecnością tychże w łaśnie cząstek P la tta , p o sia d ający c h liniowe ro zm iary rzęd u 10—50
A.
Myśl tę zasygnalizow ał P la tt w 1956 ro k u [2]. C ytow ana p ra c a P la tt a ja k też i późniejsza p rac a P l a t t a i D o n n a [1] u za sa d n iają tę hip o tezę ty lk o jakościow o i to w sposób bardzo skrótow y. J e s t to w pew nym sensie uspraw iedliw ione n ie d o sta te cz n ą jeszcze znajom ością w łasności o ptycznych cząstek P la tt a zarów no z teoretycznego, ja k i dośw iadczalnego p u n k tu w idzenia, W p rac y [2] P la tt zapow iada ko n ty n u o w an ie eksperym entów w tej dziedzinie.3. Powstawanie cząstek P latta w m aterii międzygwiazdowej
R ozw ażania dotyczące sk ła d u chem icznego i procesów zderzeniow ych, zachodzących w m iędzygw iazdow ym ośrodku nie w y k lu cz ają możliw ości p o w staw an ia cząstek p y łu o rozm iarach rzędu 3.10-3 A, m ając y ch zw ykły skład kosm iczny i nie zapełnione pasm a elektronow e.
Z literatury naukowej
171
Można przypuszczać, ża gaz międzygwiazdowy je st ośrodkiem wysoce reaktywnym na skutek tego, że wchodzące w jego skład pierwiastki, ja k wodór, tlen, azot, węgiel i in. są w stan ie atomowym *). W warunkach gazu międzygwiazdowego (niska gęstość i tem peratura) jedynym i procesam i w wyniku których m ogą powstawać cząstki pyłu są zde rzenia dwóch cial. Biorąc pod uwagę cząsteczkę dwuatomową np. CH (powstałą przy zderzeniu atom u wodoru i węgła) można założyć, że wobec dużej zawartości wodoru w gazie międzygwiazdowym, najbardziej efektywnymi reakcjam i, którym tak a cząstka podlega, są reakcje z wodorem. Zastanówm y się, które z reakcji, zachodzących przy zderzeniu tej cząstki z atomem wodoru będą prowadziły do wzrostu tego pow stającego ziarna. Istn ieją cztery możliwe reakcje przy zderzeniu tej cząstki (albo ogólniej: jakiegoś rodnika R) z wodorem:1. powstanie większej cząstki przez związanie atom u wodoru: R + H = RH
2. zderzenie sprężyste:
R + H = H + R
3. powstanie nowego rodnika z odszczepieniem cząstki wodoru: R + H = R , + H 2
4. powstanie dwóch nowych rodników: R + H = R a+ R ,
Oprócz tych wszystkich procesów zderzeniowych możliwa je st jeszcze fotodysocjacja:
U + h v = R 4+ H .
Tylko proces (1) prowadzi do wzrostu ziaren m aterii międzygwiazdowej. Pozostałe reakcje są procesam i dezintegracji tych ziaren. W procesach wzrostu ważne znaczenie odgrywać będą znacznie mniej prawdopodobne zderzenia rodników z atom am i tlenu, azotu, i węgla, po prostu dlatego, że tylko ograniczona liczba atomów wodoru może być związana przez cięższy atom .
Jeżeli więc założymy, ja k to zrobił P latt, że w procesach powstawania pyłków pod stawową rolę gra chemiczne wiązanie atomów i rodników, w tedy dojdziem y do wniosku, że w wyniku opisanego wyżej mechanizmu zderzeń pow staną quasiorganiczne rodniki, m ające często nienasycone w iązania. Istnieje duże prawdopodobieństwo tego, że będą m iały one nie zapełnione elektronowe pasm a energetyczne. Nawet gdyby zdarzył się w ypadek pow stania układu z zapełnionym i pasm am i energetycznymi, to układ ten w warunkach międzygwiazdowych łatwo bardzo utraci elektrony. Optyczne własności tych układów, ja k to było podkreślane wyżej, w bardzo istotny sposób zależą od faktu, czy liczba posiadanych elektronów p otrafi zapełnić p asm a energetyczne, określone przez aktualny układ geom etryczny atomów. T ak więc przy uwzględnieniu roli wiązań chemicznych w procesach pow staw ania ziaren m aterii międzygwiazdowej dochodzimy do tych sam ych cząstek, których optyczne własności omówiliśmy uprzednio w oparciu o kwantowochemiczne rozważania.
*) Twierdzenie o wysokiej reaktywności materii w warunkach międzygwiazdowych (temperatura rzędu od kilkunastu do kilkuset stopni Kelvina), jest oparte na ekstrapolacji ompirycznych danych uzy skanych w temperaturach rzędu stopni Celsjusza. Istnieją fakty poddające w wątpliwość prawidłowość takiej ekstrapolacji. Tak np. doświadczeniu Rice'a [8], [9] pokazały, że w temperaturze 77° K rodnik N il nie reagował zupełnie z atomowym wodorem ani z azotem.
172
'Z, literatury naukowej4. Próby w yjaśnienia obserwowanych własności p y łu międzygwiazdowego obecnością cząstek
P latta
J a k było pow iedziane w yżej, istnienie cząstek P la tt a w p rze trz en i m iędzygw iazdo-