Buckyballs descubiertas en el espacio interestelar

Buckyballs descubiertas en el espacio interestelar

Impresión artística de buckyballs, superpuesta a una imagen real tomada por el telescopio espacial Spitzer de una nebulosa planetaria: material expulsado de una estrella que contiene buckyballs.  Esto se descubrió en 2010, y el nuevo estudio sugiere que las bolas de bucky podrían ser comunes en el universo, siendo expulsadas al espacio por este proceso.

Impresión artística de buckyballs, superpuesta a una imagen real tomada por el telescopio espacial Spitzer de una nebulosa planetaria: material expulsado de una estrella que contiene buckyballs. Esto se descubrió en 2010, y el nuevo estudio sugiere que las bolas de bucky podrían ser comunes en el universo, siendo expulsadas al espacio por este proceso.

Comparé à des mystères cosmologiques plus profonds comme l’identité de la matière noire et de l’énergie noire ou ce qui se passe à l’intérieur des trous noirs, il existe d’autres inconnues qui semblent plus banales, leurs solutions apparemment à portée mañana. Pero si bien parece un problema tratable, un misterio ha logrado persistir durante la mayor parte del siglo pasado, convirtiéndolo en uno de los problemas más antiguos de la astronomía.

Hace aproximadamente un siglo, los investigadores observaron los signos reveladores de la absorción de la luz por parte de moléculas desconocidas que residen en el material esparcido en el espacio entre las estrellas (el medio interestelar). El gas y el polvo del medio interestelar absorben ciertas longitudes de onda de luz, impidiendo que esas longitudes de onda lleguen aquí y dejando espacios (o líneas) en el espectro que registramos cuando miramos otras estrellas.

Los investigadores pueden averiguar qué sustancia, o «portador», es responsable de las líneas mediante la identificación de moléculas que absorben longitudes de onda específicas que faltan en el espectro observado. La combinación de esta investigación de laboratorio con modelos teóricos y más observaciones astronómicas nos ha permitido comprender qué se esconde en el espacio interestelar.

Pero a pesar de algunos éxitos, todavía hay muchas líneas de absorción no identificadas en el medio interestelar, en parte debido a dificultades tecnológicas. En un nuevo estudio, un grupo de investigadores utilizó equipos de última generación para finalmente resolver un misterio, bueno, al menos 1/200 del mismo. Se ha identificado la fuente de dos líneas de absorción (de 400 hasta ahora desconocidas). ¿Su molécula misteriosa? Bolas de Bucky. Específicamente, buckyballs ionizados (cargados eléctricamente).

pelotas de bucky

Los buckyballs, más específicamente los buckminsterfullerenos, son moléculas de carbono que se parecen sospechosamente a balones de fútbol (solo que mucho más pequeños, por supuesto). Esto se debe a que los enlaces entre los átomos forman formas de pentágono y hexágono, al igual que los paneles blancos y negros de los balones de fútbol tradicionales.

Descubiertos en 1985 (y que les valieron a sus descubridores un Premio Nobel), son los más comunes de su familia de moléculas carbonosas, los fullerenos, que aparecen en pequeñas cantidades en el hollín. También se encuentran entre los objetos más grandes observados que exhiben dualidad onda-partícula.

El nuevo estudio no es el primero en postular buckyballs como un posible portador; la idea se remonta a la década de 1990, cuando un estudio sugirió que gran parte del carbono molecular en el medio interestelar podría estar en forma de bolas de bucky. Los resultados de las pruebas de esta idea no fueron concluyentes en ese momento, pero las mejoras en la tecnología de laboratorio han permitido a los investigadores revisar el problema.

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Los investigadores necesitaban determinar qué tan bien el espectro de las buckyballs coincidía con los espectros del espacio interestelar. Para hacer esto, esencialmente hicieron brillar luz a través de una muestra de buckyballs después de enfriarlas a solo 5,8° por encima del cero absoluto. Después de que las moléculas se enfriaron, midieron el espectro resultante para ver qué longitudes de onda estaban absorbiendo. Luego, compararon estas medidas con medidas astronómicas, tomadas con telescopios ópticos. Los telescopios se enfocaron en estrellas parcialmente oscurecidas por el gas. Cuando la luz de estas estrellas atraviesa las nubes, los materiales como el buckminsterfullereno tienen la capacidad de absorber ciertas longitudes de onda de luz, lo que les permite ser detectados.

Los resultados de los investigadores indican que el buckminsterfullereno coincide claramente con dos de las brechas no identificadas en los espectros. John P. Maier, espectroscopista y físico químico de la Universidad de Basilea en Suiza y uno de los coautores del artículo, dijo que la coincidencia fue «explosiva». Naturaleza.

Investigaciones anteriores sugieren que las bolas de Bucky en el espacio interestelar pueden haberse creado dentro de las estrellas, que luego expulsaron sus capas exteriores al espacio al final de sus vidas, creando nebulosas planetarias. Algunas de las bolas de Bucky pierden un electrón debido a la intensa radiación, lo que les da una carga positiva y cambia sus propiedades de absorción. La mayoría de las bolas de Bucky en el medio interestelar probablemente estén ionizadas así.

Importancia

Ahora se han identificado dos de los 400 portaaviones desaparecidos, y el trabajo realizado aquí sugiere que también hay buenas perspectivas de que se descubran los demás. Estos portadores están por todas partes en el espacio, en nuestra propia galaxia y en la Gran Nube de Magallanes, así como en otras galaxias. Por lo tanto, las bolas de bucky interestelares podrían ser uno de los reservorios de materia orgánica más importantes del Universo. Sobreviven bien en el espacio debido a su estructura en forma de jaula y sus propiedades químicas, lo que podría explicar su abundancia.

También se encuentran entre las 400 líneas misteriosas más fáciles de detectar, lo que las convierte en un primer paso importante. para desentrañar todo el misterio. Otros pueden no venir tan fácilmente. Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), por ejemplo, son otro buen candidato para los vehículos. Sin embargo, tienden a perder sus átomos de hidrógeno, lo que hace que su firma sea más difícil de distinguir.

Además del trabajo de laboratorio requerido para la tarea, se necesitarán futuros estudios astronómicos para determinar qué moléculas están presentes en el espacio interestelar. Es posible, por ejemplo, que algunos de los portadores que faltan sean buckyballs mezclados con metales. Es un largo camino por recorrer, pero al final hay una valiosa recompensa: una mejor comprensión de la química del Universo.

Naturaleza2015. DOI: 10.1038/nature14566 (Acerca de los DOI)

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