Las estrellas moribundas pueden sembrar el medio interestelar con nanotubos: astrónomos

MADRID (EUROPA PRESS) – Nuevas evidencias sugieren que los nanotubos de carbono, pequeños tubos hechos de carbono puro, podrían forjarse en las envolturas de polvo y gas que rodean a las estrellas moribundas.

A mediados de la década de 1980, el descubrimiento de moléculas de carbono complejas que se desplazaban a través del medio interestelar atrajo mucha atención, siendo quizás el ejemplo más famoso los buckminsterfullerenos, o “buckyballs”, esferas formadas por 60 o 70 átomos de carbono. Sin embargo, los científicos están luchando por comprender cómo se pueden formar estas moléculas en el espacio.

En un artículo presentado en la reunión 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense y aceptado para su publicación en el Journal of Physical Chemistry A, investigadores de la Universidad de Arizona proponen una explicación sorprendentemente simple.

Después de exponer el carburo de silicio, un componente común de los granos de polvo en las nebulosas planetarias, a condiciones similares a las que se encuentran alrededor de las estrellas moribundas, los investigadores observaron la formación espontánea de nanotubos de carbono, moléculas que se asemejan a varillas altamente estructuradas compuestas por múltiples capas de láminas de carbono.

Dirigido por el investigador de UArizona Jacob Bernal, el trabajo se basa en la investigación de 2019, cuando el grupo demostró que podían hacer buckyballs usando la misma configuración experimental. El trabajo sugiere que las bolas de bucky y los nanotubos de carbono podrían formarse cuando el polvo de carburo de silicio producido por las estrellas moribundas es golpeado por altas temperaturas, ondas de choque y partículas de alta energía, lo que hace que el silicio se filtre de la superficie y el carbono quede atrás.

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Los resultados respaldan la idea de que las estrellas moribundas pueden sembrar el medio interestelar con nanotubos y posiblemente otras moléculas de carbono complejas. Los hallazgos tienen implicaciones para la astrobiología, ya que proporcionan un mecanismo para concentrar carbono que luego podría transportarse a los sistemas planetarios.

“Sabemos por observaciones infrarrojas que las buckyballs pueblan el medio interestelar”, dijo Bernal, investigador postdoctoral en el Laboratorio Lunar y Planetario de la UArizona, en un comunicado. “El gran problema fue explicar cómo estas moléculas de carbono complejas y masivas podrían formarse en un entorno saturado de hidrógeno, que suele ser el caso alrededor de una estrella moribunda”.

La formación de moléculas ricas en carbono, y mucho menos de especies que solo contienen carbono, en presencia de hidrógeno es prácticamente imposible debido a las leyes termodinámicas. Los resultados del nuevo estudio ofrecen un escenario alternativo: en lugar de ensamblar átomos de carbono individuales, podrían surgir buckyballs y nanotubos simplemente reorganizando la estructura del grafeno: monocapas de capas de carbono, que se sabe que se forman en la superficie del grafeno, granos de carburo de silicio calentado .

Esto es exactamente lo que Bernal y sus coautores observaron cuando calentaron muestras de carburo de silicio disponibles comercialmente a las temperaturas que se encuentran en estrellas muertas o moribundas y las fotografiaron. A medida que la temperatura se acercaba a los 1.050 grados centígrados, se observaron pequeñas estructuras hemisféricas de aproximadamente 1 nanómetro de tamaño en la superficie del grano.

En cuestión de minutos de calentamiento continuo, los cogollos esféricos comenzaron a convertirse en estructuras similares a varillas que contenían múltiples capas de grafeno, cuya curvatura y dimensiones se asemejaban a una forma tubular. Los nanotúbulos resultantes tenían de 3 a 4 nanómetros de largo y ancho, más grandes que las bolas de Bucky. Los especímenes más grandes fotografiados consistían en más de cuatro capas de carbono grafítico. Durante el experimento de calentamiento, se observó que los tubos se movían antes de salir de la superficie y ser absorbidos por el vacío que rodeaba la muestra.

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“Nos sorprendió que pudiéramos producir estas estructuras extraordinarias”, dijo Bernal. “Nuestros nanotubos son químicamente muy simples, pero son extremadamente hermosos”.

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