Estreles moribundes poden sembrar el medi interestel·lar de 'nanotubos'

   Nova evidència suggereix que els nanotubs de carboni, petits tubs que consisteixen en carboni pur, podrien forjar-se en els embolcalls de pols i gas que envolten les estrelles moribundes.

   A mitjan dècada de 1980, el descobriment de molècules de carboni complexes que es desplacen a través del mitjà interestel·lar va atreure una atenció significativa, sent possiblement l'exemple més famós el Buckminsterfullereno o 'buckybolas' , esferes que consten de 60 o 70 àtoms de carboni. Tot i això, els científics s'han esforçat per comprendre com es poden formar aquestes molècules a l'espai.

   En un article presentat a la 240a Reunió de la Societat Astronòmica Nord-americana i acceptat per a la seva publicació al Journal of Physical Chemistry A, investigadors de la Universitat d'Arizona suggereixen una explicació sorprenentment simple.

   Després d'exposar el carbur de silici, un ingredient comú dels grans de pols a les nebuloses planetàries, a condicions similars a les que es troben al voltant de les estrelles moribundes, els investigadors van observar la formació espontània de nanotubs de carboni, que són molècules similars a varetes altament estructurades que consisteixen en múltiples capes de làmines de carboni.

   Dirigit per l'investigador d'UArizona Jacob Bernal, el treball es basa en una investigació publicada el 2019, quan el grup va demostrar que podien crear buckyboles usant la mateixa configuració experimental. El treball suggereix que les buckyboles i els nanotubs de carboni podrien formar-se quan la pols de carbur de silici produïda per les estrelles moribundes és copejat per altes temperatures, ones de xoc i partícules d'alta energia, lixiviant el silici de la superfície i deixant enrere el carboni.

   Les troballes recolzen la idea que les estrelles moribundes poden sembrar el medi interestel·lar amb nanotubs i possiblement altres molècules de carboni complexes. Els resultats tenen implicacions per a l'astrobiologia, ja que proporcionen un mecanisme per concentrar carboni que després es podria transportar als sistemes planetaris.

   "Sabem per observacions infraroges que les buckyboles poblen el mitjà interestel·lar", va dir en un comunicat Bernal, investigador associat postdoctoral al Laboratori Lunar i Planetari de la UArizona. "El gran problema ha estat explicar com aquestes molècules de carboni complexes i massives podrien formar-se en un entorn saturat amb hidrogen, que és el que normalment hi ha al voltant d'una estrella moribunda".

   La formació de molècules riques en carboni, per no parlar de les espècies que contenen únicament carboni, en presència d'hidrogen és pràcticament impossible a causa de les lleis termodinàmiques. Les troballes del nou estudi ofereixen un escenari alternatiu: en lloc d'acoblar àtoms de carboni individuals, les buckyboles i els nanotubs podrien resultar simplement reorganitzant l'estructura del grafè: làmines de carboni d'una sola capa que se sap que es formen a la superfície de els grans de carbur de silici escalfat.

   Això és exactament el que Bernal i els seus coautors van observar quan van escalfar mostres de carbur de silici disponibles comercialment a les temperatures que es donen a les estrelles mortes o moribundes i les van fotografiar. A mesura que la temperatura s'acostava als 1.050 graus centígrads, es van observar petites estructures hemisfèriques amb una mida aproximada del voltant d'1 nanòmetre a la superfície del gra.

   En qüestió de minuts d'escalfament continu, els cabdells esfèrics van començar a créixer en estructures similars a varetes, que contenien diverses capes de grafè amb curvatura i dimensions que indicaven una forma tubular. Els nanotúbuls resultants tenien entre 3 i 4 nanòmetres de llarg i ample, més grans que les buckyboles. Els espècimens fotografiats més grans estaven composts per més de quatre capes de carboni grafític. Durant l'experiment d'escalfament, es va observar que els tubs es movien abans de brollar de la superfície i absorbir-los pel buit que envoltava la mostra.

   "Ens va sorprendre que poguéssim fer aquestes estructures extraordinàries", va dir Bernal. "Químicament, els nostres nanotubs són molt simples, però són extremadament bonics".