Un rayonnement spatial inexpliqué peut provenir de fullerènes

Le buckyball C60 et certains de ses cations hautement chargés positivement représentés comme le système solaire, représentant des mouvements de vibration en modes normaux théoriquement calculés et des tailles moléculaires relatives (volumes). Crédit d’image : SeyedAbdolreza Sadjadi et Quentin Andrew Pa

La plupart de nos connaissances sur la composition de l’univers proviennent du fait que les molécules émettent et absorbent des rayonnements à des longueurs d’onde distinctes. Cependant, les molécules associées à certaines longueurs d’onde doivent encore être identifiées – malgré des décennies de travail, dans certains cas. De nouvelles recherches associent certaines de ces longueurs d’onde mystérieuses au fullerène ions, autrefois considérés comme des molécules purement artificielles. Des recherches plus spéculatives associent d’autres raies spectrales inexpliquées à des complexes fullerène-métal. Si tel est le cas, il s’agirait des plus grosses molécules jamais trouvées dans l’espace.

Après l’invention de la spectroscopie (la science de l’interprétation des spectres électromagnétiques), il était naturel de l’appliquer à la lumière du Soleil. Lors de l’éclipse solaire de 1868, plusieurs astronomes ont indépendamment remarqué des raies spectrales à des longueurs d’onde non associées à un élément connu. La recherche d’une explication a conduit les chimistes à découvrir l’hélium.

Nous connaissons maintenant les raies spectrales de tous les éléments susceptibles de se produire dans la nature, plus quelques-uns qui n’existent qu’en laboratoire. Néanmoins, les molécules peuvent produire des raies spectrales différentes des atomes libres qui les composent. L’Astrophysical Journal contient une explication possible des lignes que les astronomes n’ont pas réussi à faire correspondre à une molécule depuis qu’elles ont été observées pour la première fois dans les années 1970. Ceux à 11,21, 16,40 et 20–21 micromètres, tous dans l’infrarouge moyen et au cœur de la gamme de JWST, sont particulièrement déroutants. La plupart des spéculations ont associé ces lignées à des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) non spécifiés.

Buckminsterfullerène C60 (généralement abrégé en buckyball ou fullerène) est une molécule presque sphérique de 60 atomes de carbone réunis en anneaux hexagonaux. Lorsqu’il est exposé à la lumière ultraviolette, il peut libérer un nombre remarquable d’électrons, les ions résultants restant stables.

La modélisation théorique précédemment publiée par le Dr SeyedAbdolreza Sadjadi et le professeur Quentin Parker de l’Université de Hong Kong suggère que les fullerènes devraient être stables dans l’espace jusqu’à 26+ (c’est-à-dire la perte de 26 électrons), bien que les versions hautement chargées réagissent avec l’hydrogène là où il est abondant. Chaque ion a des raies spectrales légèrement différentes, et le nouvel article de Sadjadi et Parker (et co-auteurs) prédit celles produites par ces ions fullerènes hautement positifs.

“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”, a déclaré Parker dans un communiqué. déclaration.

On dit souvent que les fullerènes ressemblent à la forme d’un ballon de football (soccer), et Sadjadi par rapport son travail précédent à; “Demander combien d’air vous pouvez expulser d’un ballon de football et le ballon conserve toujours sa forme.”

Les longueurs d’onde spectrales sont parfois expliquées par une analogie avec des notes sur un clavier de piano. Le nouveau journal, a déclaré Sajadi, a cherché à; “Déterminer les notes vibratoires moléculaires d’une symphonie céleste, c’est-à-dire les caractéristiques spectrales que ces buckyballs ionisés joueraient/produiraient.”

Les auteurs ont ensuite fait correspondre les longueurs d’onde qu’ils avaient identifiées à des raies spectrales inexpliquées trouvées provenant de nébuleuses planétaires.

Les longueurs d’onde 17,4 et 18,9 associées au fullerènem ont été identifiés précédemment dans des nébuleuses planétaires, nous savons donc qu’ils sont produits par des étoiles lorsqu’elles meurent. Dans la prépublication d’un article non publié, le Dr Gao-Lei Hou de la KU Leuven, Belgique, va plus loin.

Hou et ses co-auteurs ont produit des complexes de fullerènes et de métaux communs tels que le lithium, le sodium et le fer. Ils ont mesuré leurs raies spectrales, les faisant correspondre à d’autres observées dans les nébuleuses planétaires et auparavant non appariées à des molécules connues. Contrairement aux fullerènes eux-mêmes, ces complexes buckyball-métal n’étaient pas connus auparavant pour exister dans l’espace. si [C60-metal]Les ions + sont responsables de ces raies, ce seraient les plus grosses molécules que nous ayons jamais observées dans les nuages ​​de gaz.

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