En las profundidades del medio interestelar existen grandes cantidades de carbono en diversas formas orgánicas, desde hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) hasta estructuras de fullereno. Investigadores de la Universidad de Colorado Boulder han logrado avances significativos en la comprensión de los procesos químicos que contribuyen a la formación de estos compuestos orgánicos, lo que podría proporcionar información crucial sobre los primeros componentes básicos de nuestro sistema solar.
El estudio, publicado recientemente en el Journal of the American Chemical Society, profundiza en la transformación de los HAP en fullerenos, estructuras formadas por átomos de carbono dispuestos en una jaula cerrada. Los hallazgos del equipo sugieren que los rayos cósmicos pueden desempeñar un papel fundamental en esta transición al cambiar la estructura molecular de los HAP. El autor principal, Jordy Bouwman, enfatizó la importancia de comprender cómo evoluciona el carbono en el universo para eventualmente formar sistemas planetarios como el nuestro.
Los fullerenos, incluido el conocido buckminsterfullereno o «buckyball», han fascinado a los científicos, pero comprender su formación ha resultado difícil durante mucho tiempo. La nueva investigación propone un mecanismo por el cual la radiación en el espacio desencadena la transformación de los HAP en moléculas de tipo fullereno. Este descubrimiento ofrece un vínculo potencial entre los compuestos aromáticos comunes que se encuentran en todo el universo y las estructuras más complejas que caracterizan a los cuerpos celestes.
Para simular las condiciones ambientales en el espacio, los investigadores realizaron experimentos con dos pequeñas moléculas de HAP: antraceno y fenantreno. Estos compuestos se encuentran en diversos materiales de la Tierra, incluido el humo y los compuestos orgánicos carbonizados. Al bombardear estos HAP con un haz de electrones, análogo a los rayos cósmicos, el equipo creó con éxito nuevas moléculas orgánicas cargadas. Luego se llevaron a cabo análisis adicionales utilizando tecnología láser avanzada en las instalaciones de Free Electron Lasers for Infrared eXperiments en los Países Bajos.
Los resultados fueron inesperados. El bombardeo provocó que las moléculas de HAP perdieran átomos de hidrógeno, cambiando radicalmente su composición estructural. En lugar de conservar sólo disposiciones hexagonales, las moléculas modificadas contienen hexágonos y pentágonos, muy parecidos a la estructura geométrica de una pelota de fútbol. Sandra Brünken, coautora del estudio, señaló que este fenómeno, no documentado hasta ahora en experimentos de este tipo, indica una posible ruta para la formación de moléculas de fullereno en el espacio.
Los investigadores ahora están considerando las implicaciones de estos hallazgos para la astrofísica. Fomentan el uso de instrumentos como el telescopio espacial James Webb para buscar moléculas pentagonales similares en el cosmos, lo que podría confirmar los resultados del laboratorio y avanzar en nuestra comprensión de la química orgánica cósmica.
El esfuerzo conjunto incluye contribuciones de científicos de múltiples instituciones, incluidas la Universidad de Radboud, la Universidad de Leiden y la Universidad de Maryland. Las implicaciones de este trabajo se extienden más allá del conocimiento teórico y sugieren vías prácticas para explorar la química del universo y sus orígenes en los confines del espacio.
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