Granos de carbono amorfo hidrogenado como portadores de bandas IR no identificadas en nebulosas planetarias

El centro de la nebulosa planetaria M57 fotografiado por el Dr. Robert Gendler.

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Desde hace tiempo se sabe que los fulerenos – moléculas de carbono muy grandes y complejas, altamente resistentes y con potenciales aplicaciones en nanotecnología – están mayoritariamente presentes en nebulosas planetarias (NPs); estrellas viejas y moribundas con masas progenitoras similares al Sol. Los fulerenos (principalmente el C60 y C70) se han detectado en NPs en donde su espectro infrarrojo (IR) está dominado por bandas IR muy anchas aún no identificadas. La identificación de las especies químicas (estructura y composición) responsables de esta emisión IR que está ampliamente presente en el Universo es un misterio en astroquímica, aunque se intuye que deben ser especies ricas en carbono, uno de los elementos fundamentales para la vida. Estás bandas IR no identificadas se detectan desde cuerpos menores del Sistema Solar, envolturas circunestelares y el medio interestelar hasta galaxias remotas. Por lo tanto, la identificación de las especies responsables de cualquiera de estas bandas IR impactaría una variedad de campos de investigación en astrofísica y astroquímica. En este trabajo, hemos demostrado, por primera vez, qué granos de polvo tipo HAC (esto es, compuestos de carbono e hidrógeno altamente desordenados con la mezcla de anillos y cadenas de carbono) pueden explicar la banda IR en 12-micras en la NP rica en fulerenos Tc 1.  Para ello, por primera vez hemos combinado las constantes ópticas de HACs (obtenidas de experimentos de laboratorio) con modelos de fotoionización, reproduciendo así la emisión IR de la NP rica en fulerenos Tc 1. Además, la presencia simultánea de HACs y fulerenos apoya la teoría de que los fulerenos son posiblemente formados a partir del procesado o destrucción (por ej., por radiación ultravioleta) de HACs. Nuestro trabajo muestra claramente el gran potencial de la interdisciplinariedad en ciencia y tecnología para realizar avances fundamentales en astrofísica y astroquímica.