Astrochimica

La scoperta di molecole nello spazio si basa solitamente sull'osservazione astronomica delle corrispondenti transizioni rotazionali. Per poter riconoscere questi segnali nel mezzo interstellare, le transizioni devono essere prima investigate in laboratorio. Tuttavia, spesso ci si deve confrontare con molecole che sulla Terra sono instabili e/o altamente reattive, in quanto le condizioni del mezzo interstellare permettono processi diversi rispetto a quelli terrestri, dando così origine ad una chimica esotica.
La strategia adottata dal nostro laboratorio per studiare queste specie esotiche si fonda sull'interazione tra esperimento e teoria. I calcoli quanto-chimici vengono utilizzati per prevedere le informazioni spettroscopiche necessarie per guidare la registrazione, l'analisi e l'assegnazione degli spettri. Le misure degli spettri rotazionali vengono quindi eseguite nella regione delle onde centimetriche/ millimetriche/ sub-millimetriche, sfruttando la produzione in situ di molecole esotiche.
L'analisi spettrale delle misure di laboratorio porta a parametri spettroscopici accurati, che vengono poi utilizzati per la creazione di liste di transizioni accurate per le ricerche e le rilevazioni astronomiche.

Per approfondire si è rimandati ai seguenti link per le sezioni di spettroscopia rotazionale e computazionale e alle pubblicazioni chiave.

• Spettroscopia Computazionale
• Spettroscopia Rotazionale
• Hunting for interstellar molecules: rotational spectra of reactive species
• From the laboratory to the interstellar medium: a strategy to search for exotic molecules in space

Questo settore di ricerca include lo sviluppo e l'applicazione di strategie computazionali integrate allo scopo di ottenere significativi dati termochimici e cinetici inerenti ai processi di formazione di specie interstellari organiche complesse.
In questo ambito di ricerca si instaurano le collaborazioni con il gruppo del professor V. Barone alla Scuola Normale Superiore e il gruppo del prof C. Cavallotti del Politecnico di Milano.

• Intersystem crossing in the entrance channel of the reaction of O(3P) with pyridine
• Gas-phase formation route for trans-HC(O)SH and its isomers under interstellar conditions: a state-of-the-art quantum-chemical study

In ambito astrochimico, i livelli energetici molecolari sono raramente in equilibrio termodinamico locale (LTE) perché la densità nel mezzo interstellare è così bassa che le collisioni competono con i processi radiativi. Perciò, in condizioni non-LTE l'abbondanza molecolare non può essere derivata semplicemente basandosi sulle transizioni spettroscopiche osservate astronomicamente ma è necessario conoscere i coefficienti collisionali per le specie perturbanti principali, ad esempio idrogeno molecolare o elio. Il nostro gruppo si occupa di derivare questi coefficienti e verificare il loro effetto sulle abbondanze stimate in letteratura.
Alcune pubblicazioni chiave sono riportate nei link seguenti.

• Collisional excitation of PO+ by para-H2: Potential energy surface, scattering calculations and astrophysical applications
• Hyperfine resolved rate coefficients of HC17O+ with H2 (j = 0)