Un estudio del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), que combina la química de laboratorio con la astrofísica, ha demostrado por primera vez que en la formación pueden participar granos de polvo formados por carbono e hidrógeno en estado muy desordenado, conocido como HAC. de fullerenos, moléculas de carbono de importancia clave para el desarrollo de la vida en el universo, y con potenciales aplicaciones en nanotecnología. Los resultados se publican en la revista Astronomy &Astrophysics. .
Los fullerenos son moléculas de carbono muy grandes, complejas y muy resistentes; sus átomos están organizados en estructuras esféricas tridimensionales, con un patrón de hexágonos y pentágonos alternados, con forma de pelota de fútbol (C60 fullerenos) o una pelota de rugby (C70 fullerenos).
Estas moléculas fueron descubiertas en el laboratorio en 1985, lo que valió el Premio Nobel de Química para sus tres descubridores 11 años después. Desde entonces, ha habido muchos casos de pruebas observacionales de su existencia en el espacio, especialmente dentro de las nubes de gas alrededor de estrellas viejas y moribundas del tamaño del Sol, llamadas nebulosas planetarias, que han sido expulsadas de las capas exteriores de las estrellas hacia el final de sus vidas.
Como estas moléculas son muy estables y difíciles de destruir, se cree que los fullerenos pueden actuar como jaulas para otras moléculas y átomos, de modo que podrían haber traído a la Tierra moléculas complejas que dieron el impulso para iniciar la vida. Por tanto, su estudio es importante para la comprensión de los procesos físicos básicos que intervienen en la organización de la materia orgánica en el universo.
La espectroscopia es fundamental para la búsqueda e identificación de fullerenos en el espacio. La espectroscopia nos permite estudiar la materia que compone el universo analizando las huellas químicas que dejan los átomos y las moléculas en la luz que nos llega de ellos.
Un estudio reciente, liderado íntegramente por el IAC, ha analizado datos espectroscópicos infrarrojos obtenidos previamente desde telescopios en el espacio, de la nebulosa planetaria Tc1. Estos espectros muestran líneas espectrales que indican la presencia de fullerenos pero también muestran bandas infrarrojas (UIR por sus siglas en inglés) más amplias, que se detectan ampliamente en el universo, desde los pequeños cuerpos del sistema solar hasta galaxias distantes.
"La identificación de la especie química que provoca esta emisión infrarroja, ampliamente presente en el universo, era un misterio astroquímico, aunque siempre se pensó probable que fuera rica en carbono, uno de los elementos básicos de la vida", explica Marco A. Gómez Muñoz, investigador del IAC, quien dirigió este estudio.
Para identificar estas misteriosas bandas, el equipo de investigación reprodujo la emisión infrarroja de la nebulosa planetaria Tc 1. El análisis de las bandas de emisión mostró la presencia de granos de carbono hidrogenado amorfo (HAC). Estos compuestos de carbono e hidrógeno en estado muy desordenado, muy abundantes en las envolturas de las estrellas moribundas, pueden explicar la emisión infrarroja de esta nebulosa.
"Hemos combinado, por primera vez, las constantes ópticas de HAC, obtenidas en experimentos de laboratorio, con modelos de fotoionización, y de esta manera hemos reproducido la emisión infrarroja de la nebulosa planetaria Tc 1, muy rica en fullerenos ", explica Domingo Aníbal García Hernández, investigador del IAC y coautor del artículo.
Para el equipo de investigación, la presencia en el mismo objeto de HAC y fullerenos apoya la teoría de que los fullerenos podrían haberse formado durante el proceso de destrucción de los granos de polvo, por ejemplo, por interacción con la radiación ultravioleta, que es mucho más energética que la visible. luz.
Con este resultado, los científicos han abierto el camino para futuras investigaciones basadas en la colaboración entre la química de laboratorio y la astrofísica. "Nuestro trabajo muestra claramente el gran potencial de la ciencia y la tecnología interdisciplinares para lograr avances básicos en astrofísica y astroquímica", concluye Gómez Muñoz.
Más información: M. A. Gómez-Muñoz et al, Granos de carbono amorfo hidrogenado como portador alternativo de la característica meseta de 9 a 13 μm en la nebulosa planetaria fullereno Tc 1, Astronomía y astrofísica (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202349087
Información de la revista: Astronomía y Astrofísica
Proporcionado por Instituto de Astrofísica de Canarias
