Les scientifiques ont peut-être retracé la source de certaines lueurs infrarouges mystérieuses détectées émanant d’étoiles et de nuages de gaz et de poussière interstellaires.
Ces bandes d’émission infrarouge non identifiée (UIE) ont déconcerté les scientifiques pendant des décennies ; Selon de nouveaux travaux théoriques, au moins certaines de ces bandes pourraient être produites par du buckminsterfullerène hautement ionisé, plus communément appelé buckyballs.
“Je suis extrêmement honoré d’avoir été impliqué dans les recherches étonnamment complexes de chimie quantique du 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, le 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’une émission infrarouge exceptionnelle connue et non identifiée. Cela devrait permettre de redynamiser ce domaine de recherche.”
Buckminsterfullerène (C60) est une molécule composée de 60 atomes de carbone disposés en forme de ballon de football ou de soccer. 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 dérivant dans l’espace. espace vide entre les étoiles.
On ne sait pas exactement comment les Bucky Balls y arrivent, bien que des recherches récentes suggèrent que (comme beaucoup d’autres choses) elles sont forgées par des étoiles mourantes. Cependant, depuis qu’ils sont là, les scientifiques sont fascinés par l’étude de leurs propriétés et de ce qui peut leur arriver dans le grand Univers.
Auparavant, Parker et son collègue, l’astrophysicien Seyed Abdolreza Sadjadi, également du Laboratoire de recherche spatiale, ont montré que les buckyballs peuvent être assez malmenés par les conditions difficiles dans 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’une balle Bucky avant qu’elle ne s’effondre.
Ce que cette recherche n’a pas couvert, ce sont les changements que le niveau d’ionisation entraînerait dans 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 auxquelles ces molécules pouvaient être vues.
Ils ont ensuite comparé leurs découvertes aux observations infrarouges de six objets, dont des étoiles et des nébuleuses. Les résultats, selon les chercheurs, sont à la fois intéressants et provocateurs.
L’équipe a découvert que les boules Bucky ionisées sont susceptibles d’émettre de la lumière infrarouge moyenne à certaines des longueurs d’onde clés associées à l’UIE : 11,21, 16,40 et 20-21 micromètres.
Plus pertinemment encore, l’émission des 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 pour l’UIE, cela signifie que les buckyballs ne sont pas seulement un candidat solide, mais peuvent également être facilement distingués des autres porteurs potentiels.
L’équipe pense que cette recherche constitue un argument solide pour de futures observations dans la gamme de longueurs d’onde de l’infrarouge moyen pour aider à suivre et à identifier l’UIE associée au buckminsterfullerène ionisé.
“Dans notre premier article, nous avons montré théoriquement que les fullerènes hautement ionisés peuvent exister et survivre dans l’environnement difficile et chaotique de l’espace. C’est comme demander combien d’air vous pouvez souffler d’un ballon de football et le ballon conserve toujours sa forme”, a déclaré Sadjadi. a dit. .
“Dans cet article, nous travaillons 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 boules de Bucky ionisées reproduiraient/produiraient. Nous les recherchons ensuite dans l’espace.” montrant leurs notes./signatures se distinguent facilement des HAP”.
La recherche a été publiée dans le journal d’astrophysique.