Межзвездное вещество, газ и пыль в межзвездном пространстве Млечного Пути и других галактик излучает в инфракрасном диапазоне, иногда — из-за того, что их нагревает ультрафиолетовое и оптическое излучение ближайших звезд, иногда — из-за общего поля излучения звезд галактики. Некоторые особенности ИК-спектров излучения межзвездного вещества объясняются присутствием ароматических углеводородов, однако какие именно вещества этого класса составляют огромные облака молекулярного газа, заполняющие галактики, до сих пор не было известно.
Группе астрономов из России и США удалось установить, что по крайней мере часть производных бензола в межзвездной среде составляет ; об этом говорит вращательный спектр излучения хорошо изученного газопылевого облака в созвездии Тельца, в 430 световых годах от Земли.
Вращательная спектроскопия показывает очень небольшие квантовые переходы, возникающие при изменении вращательных энергетических состояний молекул, возникающих, когда вещество поглощает электромагнитное излучение.
B. McGuire, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Структурная фонмула бензонитрила на фоне снимка молекулярного облака TMC-1, снятого в субмиллиметровом диапазоне.
Как и другие энергетические переходы (электронные и вибрационные), вращательные переходы возможны только между разрешенными уровнями. В молекуле число разрешенных вращательных переходов намного больше, чем электронных, поэтому вращательные спектры позволяют определять элементный состав и структуру исследуемого вещества точнее, чем электронные спектры. Особенно полезен этот метод для определения структуры жестких молекул, таких как бензонитрил, поскольку их структура позволяет пренебречь вибрационными переходами.
Молекула бензонитрила состоит из атомов углерода, водорода и азота. Вступая в реакции с другими молекулами, бензонитрил может давать другие, более сложные органические соединения, в том числе полициклические углеводороды, обнаруженные ранее в межзвездном веществе. В облаке TMC-1 активно идет процесс звездообразования, поэтому бензонитрил, входящий в состав облака, постоянно становится материалом для новых звезд.
Результаты исследования в журнале Science.