Buckyballs cósmicos podem ser a fonte da misteriosa luz infravermelha

 Impressão artística de buckyballs cósmicos. (NASA JPL-Caltech)

Cientistas podem ter rastreado a fonte de alguns misteriosos brilhos infravermelhos detectados emanando de estrelas e nuvens de poeira e gás interestelar.

Essas bandas de Emissão Infravermelha Não Identificada (UIE) confundiram os cientistas por décadas; de acordo com um novo trabalho teórico, pelo menos algumas dessas bandas podem ser produzidas por buckminsterfulereno altamente ionizado, mais comumente conhecido como buckyballs.

“Estou extremamente honrado por ter desempenhado um papel nas investigações de química quântica surpreendentemente complexas realizadas pelo Dr. Sadjadi que levaram a esses resultados muito empolgantes”, disse o astrofísico Quentin Parker, do Laboratório de Pesquisa Espacial da Universidade de Hong Kong.

“Eles dizem respeito primeiro à prova teórica de que o Fulereno – Carbono 60 – pode sobreviver a níveis muito altos de ionização, e agora este trabalho mostra que as assinaturas de emissão infravermelha de tais espécies são uma excelente combinação para algumas das características de emissão infravermelha não identificadas mais proeminentes conhecidas. Isso deve ajudar a revigorar essa área de pesquisa.” 

Buckminsterfulereno (C60) é uma molécula que consiste em 60 átomos de carbono dispostos na forma de uma bola de futebol. Aqui na Terra, ele pode ser encontrado naturalmente na fuligem, o resíduo de carbono deixado pela queima da matéria orgânica. 

No espaço, a molécula só foi detectada positivamente recentemente: em 2010, foi detectada em uma nebulosa, em 2012, foi encontrada no gás ao redor de uma estrela e, em 2019, foi encontrada no tênue gás que flutua no ‘ espaço vazio entre as estrelas. 

Não está claro exatamente como as buckyballs chegam lá, embora pesquisas recentes sugiram que elas (como muitas outras coisas) são forjadas por estrelas moribundas. Desde que eles estão lá, no entanto, os cientistas ficaram fascinados em investigar suas propriedades e o que pode acontecer com ele no grande universo. 

Anteriormente, Parker e seu colega, o astrofísico SeyedAbdolreza Sadjadi, também do Laboratório de Pesquisas Espaciais, mostraram que as buckyballs podem sofrer bastante com as duras condições do espaço.  Em particular, eles podem se tornar altamente ionizados – o processo de adição ou remoção de elétrons. Até 26 elétrons podem ser subtraídos de uma buckyball antes que ela entre em colapso. 

O que essa pesquisa não cobriu foram as mudanças que esse nível de ionização causaria na luz emitida pelos buckyballs. Sadjadi, Parker e seus colegas Chih-Hao Hsia e Yong Zhang, ambos também afiliados ao Laboratório de Pesquisa Espacial, começaram a investigar. 

Eles conduziram uma série de cálculos químicos quânticos para determinar os comprimentos de onda em que essas moléculas podem ser vistas. Em seguida, eles compararam suas descobertas com observações infravermelhas de seis objetos, incluindo estrelas e nebulosas. Os resultados, disseram os pesquisadores, são interessantes e provocativos. 

A equipe descobriu que as buckyballs ionizadas provavelmente emitem luz infravermelha média em alguns dos principais comprimentos de onda associados ao UIE – em 11,21, 16,40 e 20-21 micrômetros. 

Ainda mais pertinente, a emissão de buckyballs com 1 a 6 elétrons removidos pode ser facilmente distinguida da emissão infravermelha de outro tipo de molécula de carbono, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos ou PAHs, que estão associados à banda de 6,2 micrômetros. 

Como os PAHs são outro candidato a portador de UIE, isso significa que os buckyballs não são apenas um forte candidato, mas podem ser facilmente distinguidos de outros portadores em potencial. 

A equipe acredita que esta pesquisa apresenta um forte argumento para futuras observações na faixa de comprimento de onda do infravermelho médio para ajudar a rastrear e identificar o UIE associado ao buckminsterfulereno ionizado. 

“Em nosso primeiro artigo, mostramos teoricamente que fulerenos altamente ionizados podem existir e sobreviver ao ambiente hostil e caótico do espaço. É como perguntar quanto ar você pode empurrar para fora de uma bola de futebol e a bola ainda mantém sua forma”, disse Sadjadi. . 

“Neste artigo, trabalhamos com dois outros astrofísicos e cientistas planetários importantes … para determinar as notas vibracionais moleculares de uma sinfonia celestial, ou seja, as características espectrais que essas buckyballs ionizadas tocariam/produziriam. /signatures são facilmente distinguíveis dos PAHs.”

Fonte: sciencealert.com