Explicación al misterio de las 'buckybolas' en el espacio interestelar

Actualizado 14/11/2019 10:40:41 CET
Recreación de las moléculas de carbono 60
Recreación de las moléculas de carbono 60 - NASA/JPL-CALTECH

   MADRID, 14 Nov. (EUROPA PRESS) -

   Un mecanismo de formación ha sido al fin propuesto para las desconcertantes moléculas de carbono complejas, con estructura similar a una pelota de fútbol, que se forman en el espacio interestelar.

   Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona ha propuesto un mecanismo para su formación en un estudio publicado en Astrophysical Journal Letters.

   El carbono 60, cuyo nombre oficial es Buckminsterfullereno, se presenta en moléculas esféricas que consisten en 60 átomos de carbono organizados en anillos de cinco y seis miembros. El nombre 'buckybola' se deriva de su parecido con el trabajo arquitectónico de Richard Buckminster Fuller, quien diseñó muchas estructuras de cúpula que se parecen al C60. Se pensaba que su formación solo era posible en entornos de laboratorio hasta que su detección en el espacio desafiara esta suposición.

   Durante décadas, se pensó que el espacio interestelar estaba rociado solo con moléculas livianas: en su mayoría átomos individuales, moléculas de dos átomos y ocasionalmente moléculas de nueve o 10 átomos. Esto fue hasta que se detectaron moléculas masivas de C60 y C70 hace unos años.

   Los investigadores también se sorprendieron al descubrir que estaban compuestos de carbono puro. En el laboratorio, el C60 se fabrica mediante la fusión de fuentes de carbono puro, como el grafito. En el espacio, se detectó C60 en las nebulosas planetarias, que son los restos de estrellas moribundas. Este entorno tiene alrededor de 10.000 moléculas de hidrógeno por cada molécula de carbono.

   "Cualquier hidrógeno debería destruir la síntesis de fullereno", dijo Jacob Bernal, estudiante de doctorado en astrobiología y química de la Universidad de Arizona, autor principal del artículo. "Si tienes una caja de bolas, y por cada 10.000 bolas de hidrógeno tienes un carbono, y sigues sacudiéndolas, ¿qué posibilidades hay de que consigas 60 carbonos? Es muy poco probable".

   El equipo se asoció con el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE.UU, que tiene un microscopio electrónico de transmisión TEM capaz de estudiar las respuestas a la radiación de los materiales. Colocaron carburo de silicio, una forma común de polvo hecho en estrellas, en el ambiente de baja presión del TEM, lo sometieron a temperaturas de hasta 1.000 grados Celsius y lo irradiaron con iones de xenón de alta energía.

   Luego utilizaron la mayor resolución y las mejores capacidades analíticas del TEM de la Universidad de Arizona. Sabían que su hipótesis sobre el mecanismo de formación del carbono 60 se validaría si observaran el desprendimiento de silicio y la exposición al carbono puro.

   "Efectivamente, el silicio se desprendió y quedaron capas de carbono en conjuntos de anillos de seis miembros llamados grafito", dijo la coautora Lucy Ziurys, profesora de astronomía, química y bioquímica de Regents. "Y luego, cuando los granos tenían una superficie irregular, se formaron anillos de cinco y seis miembros que formaron estructuras esféricas que coincidían con el diámetro de C60. Entonces, creemos que estamos viendo C60".

   Este trabajo sugiere que el C60 se deriva del polvo de carburo de silicio producido por las estrellas moribundas, que luego es golpeado por las altas temperaturas, las ondas de choque y las partículas de alta energía, filtrando el silicio de la superficie y dejando atrás el carbono. Estas grandes moléculas se dispersan porque las estrellas moribundas expulsan su material al medio interestelar, los espacios entre las estrellas, lo que explica su presencia fuera de las nebulosas planetarias.

   Las buckybolas son muy estables a la radiación, lo que les permite sobrevivir durante miles de millones de años si se protegen del duro entorno del espacio.

   "Las condiciones en el universo donde esperaríamos que se destruyan cosas complejas son en realidad las condiciones que las crean", dijo Bernal, y agregó que las implicaciones de los hallazgos son infinitas.

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