Research lecture

Mats LarssonStockholm University

The discovery of interstellar anions: C6H−, C4H−, C3H−, C8H−, C5H−, CN−

The new results from Herschel Space ObservatoryThe importance of H− for formation of molecules in 

the Early UniverseResults from the Cassini‐Huygens space mission to 

Titan, the largest moon of SaturnIdentification of H2CCC as a diffuse interstellar band 

carrier (honest but probably failed attempt)Results on dissociative recombination of HCO+

The presence of anions in the interstellar medium has been discussed for a long timeLong carbon chains have many vibrational degrees

of freedomThese vibrations can accommodate excess energy

when an electrons sticks to the carbon chainLaboratory microwave spectroscopy has been

important for the discovery of interstellar anionsPat Thaddeus group at Harvard University 

Department of Astronomy is at the forefront of thistype of spectroscopy

Thaddeus et al. Astrophys. J. 677, 1132 (2008) 

Astrophys. J. Lett. 664, L43 (2007)

Interstellar cloud TMC‐1

Its electronic spectrum discovered by Herzberg and Lagerqvist in 1968

C2 has been observed in diffuse clouds in the visible region

Is it possible to observe C2− ?

Formation by electron radiative attachment:

X + e → X−+ hν

Destruction by:

X−+ hν→ X + e   (photodetachment)

H + H−→ H2 + e (associative detachment;  EarlyUniverse

H+ + H−→ 2H (mutual neutralization)

Ion trap fromRoland Wester’sLaboratory in Innsbruck

Photodetachment

Absolute cross section measured by Wester et al. in anion trap, JCP 130 061105 (2009);    5 % accuracy!

O−+ hν→ O + e

Double ElectroStatic Ion Ring ExperimEnt: DESIREE

To be commissioned late 2011, with location in Stockholm

Largest space telescope ever launched (3.5 m)It covers the wavelength  range 55‐671 μmBridges the gap between earlier infrared space 

missions and ground‐based radioastronomy

It is remarkable that by observing the universe in a new wavelength window, which was closed to us before Herschel, we obtain a lot of new, very exciting information

Astron. Astrophys.  518, L110 (2010)

Strong support of the gas‐phase route towater

B Larsson et al., Astron. Astrophys. 2008

August 1, 2011. Molecular oxygen detected in the Orion Nebula

No grains for formation of H2

H + H−→ H2 + e

When the Universe had cooled to about z = 100, H−was no longer destroyed by photodetachment

Kreckel, Savin et al., Science  329, 69 (2010)

Results

In the 1920s and 1930s a number of diffuse bands were discovered in addition tothe sharp atomic absorption lines

C C CH

H

Comparison laboratory and astronomical spectrum

John Maier et al. have made an honest attempt and found several bands of l‐C3H2 to coincide with some of the Diffuse Interstellar BandsThere are problems with the column density, and 

the community is not convincedThe jury is still out, howeverJohn Maier is so far ahead of anyone else, so who 

will enter this area?For sure, young spectroscopists do not want to 

spend their careers on the DIB

HCO+ is second only to H3+ in astrophysical importanceH3+ will have its third Royal Society Discussion Meeting 

in 2012, HCO+ still waits for its firstThe discovery of interstellar HCO+ triggered the 

development of gas‐phase ion chemistry as a model for molecule formation in interstellar space (Klemperer, Herbst, Watson, Dalgarno)Theoretical work on HCO+ has a long history of

controversies. Experiments during 30 years in goodagreement.We have studied HCO+ in CRYRINGHCO+ + e →H + CO

Manne Siegbahn Laboratory

52 meters circumference

CO (X 1Σ+) + H  46%CO (a 3Π) + H 20%CO (a’ 3Σ+) + H     34%

FAIR, Darmstadt 

2011

Future 

ALMA – soon entering an Early science phase

ALMA will generate a lot of new molecular data

Who will do the corresponding laboratory work?

The reaction dynamics of anions needs to be investigated

Richard Thomas

WolfGeppert

Vitali ZhaunerchykMagdalena KaminskaErik VigrenMathias HambergIryna KashperkaMagnus af Ugglas