Une étude de l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), qui combine chimie de laboratoire et astrophysique, a montré pour la première fois que des grains de poussière formés par du carbone et de l'hydrogène dans un état hautement désordonné, appelé HAC, peuvent participer à la formation de fullerènes, des molécules de carbone qui revêtent une importance capitale pour le développement de la vie dans l'univers et qui ont des applications potentielles en nanotechnologie. Les résultats sont publiés dans la revue Astronomy &Astrophysics .
Les fullerènes sont des molécules de carbone très grosses, complexes et très résistantes; leurs atomes sont organisés en structures sphériques tridimensionnelles, avec un motif d'hexagones et de pentagones alternés, en forme de ballon de football (C60 fullerènes) ou un ballon de rugby (C70 fullerènes).
Ces molécules ont été découvertes en laboratoire en 1985, ce qui a valu 11 ans plus tard le prix Nobel de chimie à leurs trois découvreurs. Depuis lors, il y a eu de nombreux exemples de preuves observationnelles de leur existence dans l'espace, en particulier dans les nuages de gaz autour de vieilles étoiles mourantes de la taille du soleil, appelées nébuleuses planétaires, qui ont été expulsées des couches externes des étoiles vers l'espace. fin de leur vie.
Comme ces molécules sont très stables et difficiles à détruire, on pense que les fullerènes peuvent agir comme des cages pour d'autres molécules et atomes, de sorte qu'ils auraient pu amener des molécules complexes sur Terre, ce qui aurait donné l'impulsion au début de la vie. Leur étude est donc importante pour la compréhension des processus physiques de base qui participent à l'organisation de la matière organique dans l'univers.
La spectroscopie est essentielle pour la recherche et l'identification des fullerènes dans l'espace. La spectroscopie nous permet d'étudier la matière composant l'univers en analysant les empreintes chimiques faites par les atomes et les molécules sur la lumière qui nous parvient d'eux.
Une étude récente, entièrement dirigée par l'IAC, a analysé les données spectroscopiques infrarouges obtenues précédemment à partir de télescopes spatiaux, de la nébuleuse planétaire Tc1. Ces spectres montrent des raies spectrales indiquant la présence de fullerènes mais montrent également des bandes infrarouges plus larges (UIR pour leurs initiales en anglais), qui sont largement détectées dans l'univers, depuis les petits corps du système solaire jusqu'aux galaxies lointaines.
"L'identification de l'espèce chimique à l'origine de cette émission infrarouge, largement présente dans l'univers, était un mystère astrochimique, même si on a toujours pensé qu'elle était riche en carbone, l'un des éléments fondamentaux de la vie", explique Marco A. Gómez Muñoz, chercheur de l'IAC, qui a dirigé cette étude.
Afin d'identifier ces bandes mystérieuses, l'équipe de recherche a reproduit l'émission infrarouge de la nébuleuse planétaire Tc 1. L'analyse des bandes d'émission a montré la présence de grains de carbone hydrogéné amorphe (HAC). Ces composés de carbone et d'hydrogène dans un état très désordonné, très abondants dans les enveloppes des étoiles mourantes, peuvent expliquer l'émission infrarouge de cette nébuleuse.
"Nous avons combiné, pour la première fois, les constantes optiques de HAC, obtenues à partir d'expériences en laboratoire, avec des modèles de photoionisation, et ce faisant, nous avons reproduit l'émission infrarouge de la nébuleuse planétaire Tc 1, très riche en fullerènes. ", explique Domingo Anibal García Hernández, chercheur de l'IAC et co-auteur de l'article.
Pour l'équipe de recherche, la présence du même objet de HAC et de fullerènes conforte la théorie selon laquelle les fullerènes pourraient se former lors du processus de destruction des grains de poussière, par exemple par interaction avec le rayonnement ultraviolet, beaucoup plus énergétique que visible. lumière.
Avec ce résultat, les scientifiques ouvrent la voie à de futures recherches basées sur une collaboration entre la chimie de laboratoire et l’astrophysique. "Notre travail montre clairement le grand potentiel de la science et de la technologie interdisciplinaires pour réaliser des avancées fondamentales en astrophysique et en astrochimie", conclut Gómez Muñoz.
Plus d'informations : M. A. Gómez-Muñoz et al, Grains de carbone amorphe hydrogénés comme support alternatif du plateau de 9 à 13 μm dans la nébuleuse planétaire fullerène Tc 1, Astronomie et astrophysique (2024). DOI :10.1051/0004-6361/202349087
Informations sur le journal : Astronomie et astrophysique
Fourni par l'Instituto de Astrofísica de Canarias
