El cosmos está repleto de moléculas esféricas gigantes que filtran la luz de las estrellas

Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han hallado pruebas de que la presencia de “cebollas de carbono” y otras grandes moléculas derivadas de los fullerenos (una forma esférica de carbono) podría ser generalizada en el espacio.

Se trata de las moléculas más complejas observadas hasta el momento y su hallazgo tiene importantes implicaciones para entender la físico-química circunestelar e interestelar, así como los procesos moleculares en los últimos estados de la evolución estelar.

El estudio, que combina observaciones astronómicas y física teórica, ha encontrado estas moléculas complejas en el entorno de dos nebulosas planetarias ricas en el fullereno más común (C60, con 60 átomos de carbono), lo que apunta a que su presencia puede ser más abundante de lo que se pensaba: “Las nebulosas planetarias [estrellas de masa baja en la etapa final de sus vidas] producen moléculas orgánicas que posteriormente expulsan al espacio, por lo que son fundamentales para comprender los procesos moleculares del medio interestelar en el que se forman estrellas y planetas y entender los procesos de formación de moléculas precursoras de la vida”, explica Aníbal García-Hernández, principal autor del artículo, en una nota de prensa del IAC.

Los científicos habían especulado en el pasado con la idea de que los fullerenos, que pueden actuar como jaulas para otras moléculas y átomos, podrían haber llevado sustancias hasta la Tierra que habrían impulsado el comienzo de la vida. Las evidencias de esta teoría proceden del hecho de que los fullerenos C60 han sido encontrados en meteoritos portando gases extraterrestres. Sin embargo, “todo esto son especulaciones”, aclara García-Hernández.

Las bandas difusas interestelares

El trabajo aporta también nuevas claves para entender el origen y composición de las bandas difusas interestelares (DIBs), uno de los fenómenos más enigmáticos en astrofísica.

Dispersas por todo el espacio, las moléculas responsables de estas bandas atrapan parte de la luz visible emitida por las estrellas, que llega a nosotros amortiguada. Al estudiar el espectro óptico de las dos nebulosas planetarias, los investigadores encontraron que dos de las DIBs conocidas se mostraban especialmente intensas y que aparecía una nueva banda no conocida hasta el momento.

Estas observaciones concuerdan con estudios teóricos previos sobre fullerenos grandes y complejos (cebollas de carbono o fullerenos multicapa como C60@C240 y C60@C240@C540) y su hipotético comportamiento en el espacio: “estos fullerenos tan complejos no se pueden estudiar en el laboratorio con las técnicas actuales, por lo que nos hemos basado en cálculos teóricos disponibles en la literatura y los hemos combinado con las observaciones astronómicas. Y la evidencia concuerda”, explica García-Hernández.

“Los fullerenos en sus diversas manifestaciones (cebollas de carbono, cúmulos de fullerenos, o incluso especies complejas formadas por fullerenos y otras moléculas como hidrocarburos o átomos) podrían tener la clave para resolver el misterio de las DIBs”, apostilla.

“El siguiente paso es caracterizar todas las DIBs de estas nebulosas planetarias, así como sintetizar y caracterizar nuevas moléculas basadas en fullerenos y compararlas con los datos astronómicos”, añade Jairo Díaz-Luis, cofirmante del estudio. “Desentrañar el secreto de las DIBs nos permitiría entender de qué está compuesto el medio interestelar en todos los rincones del Universo”, concluye.

Descubiertas hace 90 años, las bandas difusas interestelares están presentes en todas las direcciones del espacio (se conocen más de 400), son más intensas en aquellas zonas con abundante polvo interestelar y se caracterizan por atrapar parte de la luz visible emitida por las estrellas.

De hecho, sabemos que existen porque, al observar el espectro lumínico visible emitido por una estrella, se detecta que ciertas longitudes de onda nos llegan amortiguadas. Los investigadores deducen entonces que algo se interpone entre la estrella y nosotros: las bandas difusas, llamadas así porque generan unas bandas de absorción características en las espectrografía de la estrella (algo así como su huella dactilar).

Los investigadores sólo pueden estudiar las DIBs y su composición de forma indirecta: suponiendo, en función de experimentos de laboratorio y cálculos teóricos, qué clase de moléculas podrían atrapar la luz de esa forma determinada. Desde hace un tiempo se sospechaba que podrían estar generadas por moléculas basadas en carbono. Las observaciones del IAC confirman esta teoría y apuntan además a una clase especial de molécula de carbono, los fullerenos complejos (cebollas de carbono o fullerenos multicapa).Los resultados se presentarán además en el próximo congreso de la Unión Astronómica Internacional sobre las bandas difusas interestelares, que se celebra en Holanda el próximo mes de mayo.

Referencia bibliográfica:

D. A. García-Hernández, J. J. Díaz-Luis. Diffuse interstellar bands in fullerene planetary nebulae: the fullerenes diffuse interstellar bands connection. Astronomy and Astrophysics Letters (2013).