Os fulerenos, descobertos em 1985 e galardoados com o Prémio Nobel, são moléculas estáveis de carbono que podem ajudar a compreender a organização da matéria orgânica do Universo, devido à sua presença no espaço e ao potencial para transportar moléculas complexas. A imagem acima mostra o centro da nebulosa planetária M57, tirada pelo astrofotógrafo Dr. Robert Gendler e John Bozeman. Crédito: NASA/ESA
Os fulerenos são moléculas de carbono grandes e complexas, conhecidas pela sua durabilidade. Seus átomos estão dispostos em estruturas esféricas tridimensionais que apresentam um padrão de hexágonos e pentágonos alternados. Este arranjo se assemelha a uma bola de futebol no caso dos fulerenos C60 e a uma bola de rugby para os fulerenos C70.
Essas moléculas foram descobertas em laboratório em 1985, que rendeu o Prêmio Nobel de Química aos seus três descobridores 11 anos depois. Desde então, tem havido muitos casos de provas observacionais da sua existência no espaço, especialmente dentro das nuvens de gás em torno de estrelas velhas e moribundas do tamanho do Sol, chamadas nebulosas planetárias, que foram expelidas das camadas externas das estrelas no final. de suas vidas.
Como estas moléculas são altamente estáveis e difíceis de destruir, pensa-se que os fulerenos podem funcionar como gaiolas para outras moléculas e átomos, de modo que poderiam ter trazido moléculas complexas para a Terra, o que deu um impulso ao início da vida. Portanto, seu estudo é importante para a compreensão dos processos físicos básicos que participam da organização da matéria orgânica no universo.
Uma pegada química desconhecida
A espectroscopia é essencial para a busca e identificação de fulerenos no espaço. A espectroscopia nos permite estudar o material que compõe o universo, analisando as pegadas químicas deixadas por átomos e moléculas na luz que chega até nós a partir deles.
Um estudo recente, liderado inteiramente pelo IAC, analisou dados espectroscópicos infravermelhos obtidos anteriormente de telescópios no espaço, da nebulosa planetária Tc1. Estes espectros mostram linhas espectrais que indicam a presença de fulerenos, mas também mostram bandas infravermelhas mais amplas (UIR para as suas iniciais em inglês) que são detectadas amplamente no Universo, desde os pequenos corpos do Sistema Solar até galáxias distantes.
“A identificação do produto químico espécies que provoca esta emissão infravermelha, amplamente presente no universo, era um mistério astroquímico, embora sempre se tenha considerado provável que seja rico em carbono, um dos elementos básicos da vida”, explica Marco A. Gómez Muñoz, investigador do IAC, que liderou este estudo.
Uma nova origem para os fulerenos
Para identificar essas bandas misteriosas, a equipe de pesquisa reproduziu a emissão infravermelha da nebulosa planetária Tc 1. A análise das bandas de emissão mostrou a presença de grãos de carbono hidrogenado amorfo (HAC). Estes compostos de carbono e hidrogénio num estado altamente desordenado, muito abundantes nos invólucros das estrelas moribundas, podem ser responsáveis pela emissão infravermelha desta nebulosa.
“Combinamos pela primeira vez as constantes ópticas do HAC, obtidas em experimentos de laboratório, com modelos de fotoionização, e com isso reproduzimos a emissão infravermelha da nebulosa planetária Tc 1, que é muito rica em fulerenos”, explica Domingo Anibal García Hernández, pesquisador do IAC e coautor do artigo.
Para a equipe de pesquisa, a presença do mesmo objeto de HAC e fulerenos apoia a teoria de que os fulerenos poderiam ter se formado durante o processo de destruição dos grãos de poeira, por exemplo, pela interação com a radiação ultravioleta, que é muito mais energética que a luz visível. .
Com este resultado, os cientistas abriram caminho para pesquisas futuras baseadas na colaboração entre laboratórios de química e astrofísica. “O nosso trabalho mostra claramente o grande potencial da ciência interdisciplinar e da tecnologia para fazer avanços básicos na astrofísica e na astroquímica”, conclui Gómez Muñoz.
Referência: “Grãos de carbono amorfo hidrogenados como transportador alternativo do planalto de 9–13 μm na nebulosa planetária de fulereno Tc 1” por MA Gómez-Muñoz, DA García-Hernández, R. Barzaga, A. Manchado e T. Huertas- Roldán, 21 de fevereiro de 2024, Astronomia e Astrofísica.
DOI: 10.1051/0004-6361/202349087
