Một lời giải thích khả thi cho lý do tại sao có quá nhiều hydro phân tử trong không gian
Thu thập HI bằng C60 sử dụng các cấp độ lý thuyết khác nhau và nhiều vị trí va chạm khác nhau. Nguồn: Communications Chemistry (2025). DOI: 10.1038/s42004-025-01489-z
Hai nhà vật lý vật liệu tại Đại học Sydney đã tìm ra lời giải thích khả thi cho lượng hydro phân tử khổng lồ trong không gian. Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Communications Chemistry, Yuzhen Guo và David McKenzie đã thử nghiệm khả năng bụi không gian đóng vai trò là chất xúc tác cho phép các nguyên tử hydro hợp nhất thành các phân tử hydro trong không gian.
Các nhà thiên văn học đã bối rối về sự phong phú của hydro phân tử trong không gian trong nhiều năm. Nguyên nhân là do rất khó hình dung ra một kịch bản mà hai nguyên tử hydro trôi nổi trong không gian rộng lớn sẽ va vào nhau và liên kết. Trong nghiên cứu mới này, các nhà nghiên cứu tự hỏi liệu bụi không gian có thể cung cấp giải pháp hay không.
Để kiểm tra khả năng này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng fullerene làm vật thế thân cho bụi vũ trụ. Họ đã chọn các phân tử hình cầu 60 nguyên tử carbon vì chúng có rất nhiều đặc điểm giống với bụi vũ trụ. Ngoài ra, các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng có rất nhiều phân tử C60 trôi nổi trong không gian.
Để kiểm tra ý tưởng về bụi vũ trụ đóng vai trò là chất xúc tác để tạo ra các phân tử hydro, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một mô hình trên máy tính cho thấy cấu trúc và đặc điểm của một fullerene có hình dạng giống quả bóng bầu dục. Sau đó, họ mô phỏng những gì có thể xảy ra nếu hai nguyên tử hydro chạy vào fullerene trong hai tình huống khác nhau.
Trong tình huống đầu tiên, hai nguyên tử hydro vốn đã bám chặt vào fullerene di chuyển trên bề mặt của nó cho đến khi chúng va chạm với nhau. Trong tình huống thứ hai, một nguyên tử hydro trôi nổi trong không gian va chạm với một nguyên tử hydro khác được gắn vào fullerene.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hai nguyên tử hydro sẽ liên kết với nhau, cho phép hình thành một phân tử hydro trong cả hai tình huống. Họ cũng lưu ý rằng không có phản ứng ngược nào xảy ra do năng lượng được giải phóng từ va chạm vì nó được hấp thụ bởi fullerene chứ không phải phân tử hydro mới hình thành.
Họ cũng phát hiện ra rằng liên kết như vậy có thể xảy ra ở nhiệt độ trung bình 50 K và ở nhiệt độ xuống tới 10 K. Họ kết luận rằng sự hình thành các phân tử hydro trong không gian cũng có thể xảy ra ở nhiệt độ và năng lượng cao hơn.
