Cientistas que usaram o Telescópio Espacial Hubble da NASA confirmaram a presença de moléculas eletricamente carregadas no espaço em forma de bolas de futebol, lançando luz sobre os misteriosos conteúdos do meio interestelar (ISM) – o gás e a poeira que preenchem o espaço interestelar.
Como estrelas e planetas se formam a partir do colapso de nuvens de gás e poeira no espaço, “O ISM difuso pode ser considerado como o ponto de partida para os processos químicos que finalmente dão origem a planetas e vida”, disse Martin Cordiner, da Universidade Católica da América. Washington. “Assim, identificar completamente seu conteúdo fornece informações sobre os ingredientes disponíveis para criar estrelas e planetas.” Cordiner, que está estacionado no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, é o autor principal de um artigo sobre esta pesquisa publicado em 22 de abril na revista Astrophysical Journal Letters.
As moléculas identificadas por Cordiner e sua equipe são uma forma de carbono chamada “Buckminsterfullerene”, também conhecida como “Buckyballs”, que consiste em 60 átomos de carbono (C60) dispostos em uma esfera oca. C60 foi encontrado em alguns casos raros na Terra em rochas e minerais, e também pode aparecer em fuligem de combustão em alta temperatura.
C60 foi visto no espaço antes. No entanto, esta é a primeira vez que uma versão eletricamente carregada (ionizada) foi confirmada como presente no ISM difuso. O C60 fica ionizado quando a luz ultravioleta das estrelas arranca um elétron da molécula, dando ao C60 uma carga positiva (C60 +). “O ISM difuso foi considerado historicamente muito duro e tênue como um ambiente para a ocorrência de abundantes quantidades de moléculas grandes”, disse Cordiner. “Antes da detecção do C60, as maiores moléculas conhecidas no espaço tinham apenas 12 átomos de tamanho. Nossa confirmação do C60 + mostra como a astroquímica complexa pode obter, mesmo na densidade mais baixa, os ambientes mais fortemente irradiados por radiação ultravioleta na Galáxia.”
A vida como a conhecemos é baseada em moléculas contendo carbono, e essa descoberta mostra que moléculas complexas de carbono podem se formar e sobreviver no ambiente hostil do espaço interestelar. “De certa forma, a vida pode ser pensada como o máximo em complexidade química”, disse Cordiner. “A presença de C60 demonstra inequivocamente um alto nível de complexidade química intrínseca a ambientes espaciais, e aponta para uma forte probabilidade de outras moléculas extremamente complexas, portadoras de carbono, surgirem espontaneamente no espaço”.
A maior parte do ISM é hidrogênio e hélio, mas tem muitos compostos que não foram identificados. Como o espaço interestelar é tão remoto, os cientistas estudam como isso afeta a luz de estrelas distantes para identificar seu conteúdo. À medida que a luz das estrelas passa pelo espaço, elementos e compostos no ISM absorvem e bloqueiam certas cores (comprimentos de onda) da luz. Quando os cientistas analisam a luz das estrelas, separando-a em suas cores componentes (espectro), as cores que foram absorvidas parecem escuras ou ausentes. Cada elemento ou composto tem um padrão de absorção único que atua como uma impressão digital permitindo que ele seja identificado. No entanto, alguns padrões de absorção do ISM cobrem uma gama mais ampla de cores, que parecem diferentes de qualquer átomo ou molécula conhecida na Terra. Esses padrões de absorção são chamados de bandas interestelares difusas (DIBs). Sua identidade permanece um mistério desde que foram descobertas por Mary Lea Heger, que publicou observações dos dois primeiros DIBs em 1922.
Um DIB pode ser atribuído encontrando uma correspondência precisa com a impressão digital de absorção de uma substância no laboratório. No entanto, existem milhões de diferentes estruturas moleculares para tentar, por isso, levaria muitas vidas para testar todos eles.
“Hoje, mais de 400 DIBs são conhecidos, mas (além dos poucos recém-atribuídos ao C60 +), nenhum foi conclusivamente identificado”, disse Cordiner. “Juntos, a aparência dos DIBs indica a presença de uma grande quantidade de moléculas ricas em carbono no espaço, algumas das quais podem eventualmente participar da química que dá origem à vida. No entanto, a composição e as características desse material permanecerão desconhecidas. até que as DIBs restantes sejam atribuídas. “
Décadas de estudos de laboratório não conseguiram encontrar uma correspondência precisa com quaisquer DIBs até o trabalho no C60 +. No novo trabalho, a equipe conseguiu igualar o padrão de absorção de C60 + no laboratório ao das observações do ISM do Hubble, confirmando a designação feita recentemente por uma equipe da Universidade de Basel, Suíça, cujos estudos de laboratório forneceram as informações necessárias. C60 + dados de comparação. O grande problema para detectar C60 + usando telescópios convencionais baseados em terra é que o vapor de água atmosférico bloqueia a visão do padrão de absorção C60 +. No entanto, orbitando acima da maior parte da atmosfera no espaço, o telescópio Hubble tem uma visão clara e desobstruída. No entanto, eles ainda tiveram que empurrar o Hubble muito além de seus limites usuais de sensibilidade para ter uma chance de detectar as impressões digitais fracas do C60 +.
As estrelas observadas eram todas supergigantes azuis, localizadas no plano da nossa galáxia, a Via Láctea. O material interestelar da Via Láctea está localizado principalmente em um disco relativamente plano, de modo que as linhas de visão das estrelas no plano galáctico atravessam as maiores quantidades de matéria interestelar e, portanto, mostram as características de absorção mais fortes devido às moléculas interestelares.
A detecção do C60 + no ISM difuso dá suporte às expectativas da equipe de que moléculas muito grandes e portadoras de carbono são provavelmente candidatas a explicar muitos dos DIBs não identificados remanescentes. Isso sugere que os futuros esforços de laboratório meçam os padrões de absorção de compostos relacionados ao C60 +, para ajudar a identificar alguns dos DIBs remanescentes.
A equipe está tentando detectar o C60 + em mais ambientes para ver como as buckyballs estão disseminadas no Universo. De acordo com Cordiner, com base em suas observações até agora, parece que o C60 + é muito difundido na galáxia.
Publicado em 29/06/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-06-hubble-tiny-electric-soccer-balls.html
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