_ Misterul de fullerene în spațiu explicat

Un studiu al Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), care combină chimia de laborator cu astrofizica, a arătat pentru prima dată că boabele de praf formate de carbon și hidrogen într-un mod foarte dezordonat stat, cunoscut sub numele de HAC, poate participa la formarea fulerenelor, molecule de carbon care sunt de o importanță cheie pentru dezvoltarea vieții în univers și cu potențiale aplicații în nanotehnologie. Rezultatele sunt publicate în revista Astronomy & Astrophysics.

Fulerenele sunt molecule de carbon foarte mari, complexe și foarte rezistente; atomii lor sunt organizați în structuri sferice tridimensionale, cu un model de hexagoane și pentagoane alternative, sub formă de minge de fotbal (fulerene C60) sau de minge de rugby (fulerene C70).

Aceste molecule au fost descoperite în laborator în 1985, care a obținut Premiul Nobel pentru Chimie pentru cei trei descoperitori ai lor 11 ani mai târziu. De atunci, au existat multe cazuri de dovezi observaționale ale existenței lor în spațiu, în special în norii de gaz din jurul stelelor vechi, muribunde, de dimensiunea soarelui, numite nebuloase planetare, care au fost expulzate din straturile exterioare ale stelelor spre sfârșitul vieții lor.

Deoarece aceste molecule sunt foarte stabile și greu de distrus, se crede că fulerenele pot acționa ca cuști pentru alte molecule și atomi, astfel încât ar fi putut aduce molecule complexe pe Pământ, care a dat un impuls să înceapă viața. Deci, studiul lor este important pentru înțelegerea proceselor fizice de bază care iau parte la organizarea materialului organic în univers.

Spectroscopia este esențială pentru căutarea și identificarea fulerenelor în spațiu. Spectroscopia ne permite să studiem materialul care compun universul analizând amprentele chimice făcute de atomi și molecule asupra luminii care ajunge la noi de la ei.

Un studiu recent, condus în întregime de IAC, a analizat spectroscopul în infraroșu. date obținute anterior de la telescoape din spațiu, de la nebuloasa planetară Tc1. Aceste spectre arată linii spectrale care indică prezența fulerenelor, dar arată și benzi infraroșii mai largi (UIR pentru inițialele lor în engleză), care sunt detectate pe scară largă în univers, de la corpurile mici din sistemul solar până la galaxii îndepărtate.

„Identificarea speciilor chimice care provoacă această emisie în infraroșu, prezentă pe scară largă în univers, a fost un mister astrochimic, deși s-a crezut întotdeauna probabil că este bogată în carbon, unul dintre elementele de bază ale vieții”, explică Marco. A. Gómez Muñoz, cercetător IAC, care a condus acest studiu.

Pentru a identifica aceste benzi misterioase, echipa de cercetare a reprodus emisia în infraroșu a nebuloasei planetare Tc 1. Analiza benzilor de emisie a arătat că prezența granulelor de carbon hidrogenat amorf (HAC). Acești compuși ai carbonului și hidrogenului într-o stare foarte dezordonată, foarte abundenți în plicurile stelelor pe moarte, pot explica emisia în infraroșu a acestei nebuloase.

„Am combinat, pentru prima dată, optica. constante ale HAC, obținute din experimente de laborator, cu modele de fotoionizare și, prin aceasta, am reprodus emisia în infraroșu a nebuloasei planetare Tc 1, care este foarte bogată în fulereni”, explică Domingo Anibal García Hernández, cercetător IAC care este coautor al lucrării.

Pentru echipa de cercetare, prezența aceluiași obiect de HAC și fullerene susține teoria conform căreia fulerenele s-ar fi putut forma în timpul procesului de distrugere a boabelor de praf, de exemplu, prin interacțiunea cu radiația ultravioletă, care este mult mai energetică decât lumina vizibilă.

Cu acest rezultat, oamenii de știință au deschis calea unor cercetări viitoare bazate pe colaborarea dintre chimia de laborator și astrofizică. „Lucrările noastre arată în mod clar potențialul mare al științei și tehnologiei interdisciplinare de a face progrese de bază în astrofizică și astrochimie”, conchide Gómez Muñoz.

(Fluierul)