Les scientifiques viennent peut-être de trouver la source de certaines lueurs infrarouges mystérieuses détectées émanant d’étoiles et de nuages de poussière et de gaz interstellaires.
Ces bandes d’émission infrarouge non identifiée (UIE) ont déconcerté les scientifiques pendant des décennies ; selon un nouveau travail théorique, au moins certaines de ces bandes peuvent être produites par du buckminsterfullerène hautement ionisé, plus communément appelé buckyballs.
“Je suis extrêmement honoré d’avoir joué un rôle dans les recherches étonnamment complexes en chimie quantique entreprises par le Dr Sadjadi qui ont conduit à ces résultats très excitants”, a déclaré l’astrophysicien Quentin Parker du Laboratoire de recherche spatiale de l’Université de Hong Kong.
“Ils concernent d’abord la preuve théorique que le fullerène – carbone 60 – peut survivre à des niveaux d’ionisation très élevés, et maintenant ce travail montre que les signatures d’émission infrarouge de ces espèces correspondent parfaitement à certaines des caractéristiques d’émission infrarouge non identifiées les plus importantes connues. Cela devrait aider à revigorer ce domaine de recherche.”
Le buckminsterfullerène (C60) est une molécule composée de 60 atomes de carbone disposés en forme de ballon de football ou de football. Ici sur Terre, on le trouve naturellement dans la suie, le résidu de carbone laissé par la combustion de la matière organique.
Dans l’espace, la molécule n’a été positivement détectée que récemment : en 2010, elle a été détectée dans une nébuleuse, en 2012, elle a été retrouvée dans le gaz autour d’une étoile, et en 2019, elle a été retrouvée dans le gaz ténu qui dérive dans l’espace. espace vide entre les étoiles.
On ne sait pas exactement comment les buckyballs y arrivent, bien que des recherches récentes suggèrent qu’elles (comme pas mal d’autres choses) sont forgées par des étoiles mourantes. Depuis qu’ils sont là, cependant, les scientifiques ont été fascinés par l’exploration de ses propriétés et de ce qui peut lui arriver dans le vaste univers.
Auparavant, Parker et son collègue, l’astrophysicien SeyedAbdolreza Sadjadi, également du Laboratoire de recherche spatiale, ont montré que les buckyballs peuvent subir des coups durs dans les conditions difficiles de l’espace.
En particulier, ils peuvent devenir hautement ionisés – le processus d’ajout ou de suppression d’électrons. Jusqu’à 26 électrons peuvent être soustraits d’un buckyball avant qu’il ne s’effondre.
Ce que cette recherche n’a pas couvert, ce sont les changements que le niveau d’ionisation entraînerait sur la lumière émise par les buckyballs. Sadjadi, Parker et leurs collègues Chih-Hao Hsia et Yong Zhang, tous deux également affiliés au Laboratoire de recherche spatiale, ont entrepris d’enquêter.
Ils ont effectué une série de calculs de chimie quantique pour déterminer les longueurs d’onde dans lesquelles ces molécules pouvaient être vues.
Ensuite, ils ont comparé leurs découvertes aux observations infrarouges de six objets, dont des étoiles et des nébuleuses. Les résultats, ont déclaré les chercheurs, sont à la fois intéressants et provocateurs.
L’équipe a découvert que les buckyballs ionisés sont susceptibles d’émettre de la lumière infrarouge moyenne à certaines des longueurs d’onde clés associées à l’UIE – à 11,21, 16,40 et 20-21 micromètres.
Plus pertinemment encore, l’émission de buckyballs débarrassés de 1 à 6 électrons se distingue très facilement de l’émission infrarouge d’un autre type de molécule carbonée, les hydrocarbures aromatiques polycycliques, ou HAP, qui sont associés à la bande des 6,2 micromètres.
Étant donné que les HAP sont un autre candidat porteur de l’UIE, cela signifie que non seulement les buckyballs sont un candidat solide, mais qu’ils peuvent être facilement distingués des autres porteurs potentiels.
L’équipe estime que cette recherche présente de solides arguments en faveur d’observations futures dans la gamme de longueurs d’onde de l’infrarouge moyen pour aider à localiser et à identifier l’UIE associée au buckminsterfullerène ionisé.
“Dans notre premier article, nous avons montré théoriquement que des fullerènes hautement ionisés peuvent exister et survivre à l’environnement hostile et chaotique de l’espace. C’est comme demander combien d’air vous pouvez expulser d’un ballon de football et le ballon conserve toujours sa forme”, a déclaré Sadjadi. .
“Dans cet article, nous avons travaillé avec deux autres astrophysiciens et scientifiques planétaires de premier plan… pour déterminer les notes vibratoires moléculaires d’une symphonie céleste, c’est-à-dire les caractéristiques spectrales que ces buckyballs ionisés joueraient/produiraient. Nous les avons ensuite chassés dans l’espace en montrant leurs notes. /les signatures se distinguent facilement des HAP.”
La recherche a été publiée dans The Astrophysical Journal.
