Gli scienziati che utilizzano il telescopio spaziale Hubble della NASA hanno confermato la presenza di molecole caricate elettricamente nello spazio a forma di palloni da calcio, far luce sui misteriosi contenuti del mezzo interstellare (ISM), il gas e la polvere che riempiono lo spazio interstellare.

Poiché le stelle e i pianeti si formano dal collasso di nubi di gas e polvere nello spazio, "L'ISM diffuso può essere considerato come il punto di partenza per i processi chimici che alla fine danno origine ai pianeti e alla vita, " ha detto Martin Cordiner della Catholic University of America, Washington. "Quindi identificare completamente il suo contenuto fornisce informazioni sugli ingredienti disponibili per creare stelle e pianeti". coordinatore, che è di stanza al Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, è l'autore principale di un articolo su questa ricerca pubblicato il 22 aprile su Lettere per riviste astrofisiche .

Le molecole identificate da Cordiner e dal suo team sono una forma di carbonio chiamata "Buckminsterfullerene, " noto anche come "Buckyballs, " che consiste di 60 atomi di carbonio (C ₆₀ ) disposti in una sfera cava. C ₆₀ è stato trovato in alcuni rari casi sulla Terra in rocce e minerali, e può anche trasformarsi in fuliggine di combustione ad alta temperatura.

C ₆₀ è già stato visto nello spazio. Però, questa è la prima volta che viene confermata la presenza di una versione caricata elettricamente (ionizzata) nell'ISM diffuso. il C ₆₀ viene ionizzato quando la luce ultravioletta delle stelle strappa un elettrone dalla molecola, dando il C ₆₀ una carica positiva (C ₆₀ ⁺ ). "L'ISM diffuso è stato storicamente considerato un ambiente troppo duro e tenue perché si verificassero apprezzabili abbondanze di grandi molecole, " disse Cordiner. "Prima del rilevamento di C ₆₀ , le più grandi molecole conosciute nello spazio avevano solo 12 atomi di dimensione. La nostra conferma di C ₆₀ ⁺ mostra quanto può diventare complessa l'astrochimica, anche nella densità più bassa, ambienti più fortemente irradiati da raggi ultravioletti nella Galassia."

La vita come la conosciamo si basa su molecole contenenti carbonio, e questa scoperta mostra che complesse molecole di carbonio possono formarsi e sopravvivere nel duro ambiente dello spazio interstellare. "In alcuni modi, la vita può essere pensata come il massimo della complessità chimica, " disse Cordiner. "La presenza di C ₆₀ dimostra inequivocabilmente un alto livello di complessità chimica intrinseca agli ambienti spaziali, e indica una forte probabilità per altri estremamente complessi, molecole contenenti carbonio che sorgono spontaneamente nello spazio."

La maggior parte dell'ISM è idrogeno ed elio, ma è pieno di molti composti che non sono stati identificati. Poiché lo spazio interstellare è così remoto, gli scienziati studiano come influenza la luce delle stelle lontane per identificarne il contenuto. Mentre la luce delle stelle attraversa lo spazio, elementi e composti nell'ISM assorbono e bloccano determinati colori (lunghezze d'onda) della luce. Quando gli scienziati analizzano la luce delle stelle separandola nei suoi colori componenti (spettro), i colori che sono stati assorbiti appaiono sbiaditi o sono assenti. Ogni elemento o composto ha un modello di assorbimento unico che funge da impronta digitale consentendone l'identificazione. Però, alcuni modelli di assorbimento dell'ISM coprono una gamma più ampia di colori, che appaiono diversi da qualsiasi atomo o molecola conosciuti sulla Terra. Questi modelli di assorbimento sono chiamati bande interstellari diffuse (DIB). La loro identità è rimasta un mistero da quando sono stati scoperti da Mary Lea Heger, che pubblicò le osservazioni dei primi due DIB nel 1922.

Un DIB può essere assegnato trovando una corrispondenza precisa con l'impronta digitale di assorbimento di una sostanza in laboratorio. Però, ci sono milioni di diverse strutture molecolari da provare, quindi ci vorrebbero molte vite per testarli tutti.

"Oggi, sono noti più di 400 DIB, ma (a parte i pochi recentemente attribuiti a C ₆₀ ⁺ ), nessuno è stato identificato in modo definitivo, — disse Cordiner. — Insieme, l'aspetto dei DIB indica la presenza di una grande quantità di molecole ricche di carbonio nello spazio, alcuni dei quali possono eventualmente partecipare alla chimica che dà origine alla vita. Però, la composizione e le caratteristiche di questo materiale rimarranno sconosciute fino all'assegnazione dei restanti DIB."

Decenni di studi di laboratorio non sono riusciti a trovare una corrispondenza precisa con qualsiasi DIB fino al lavoro su C ₆₀ ⁺ . Nel nuovo lavoro, il team è stato in grado di abbinare il modello di assorbimento visto da C60+ in laboratorio a quello delle osservazioni Hubble dell'ISM, confermando l'incarico recentemente rivendicato da un team dell'Università di Basilea, Svizzera, i cui studi di laboratorio hanno fornito la C . richiesta ₆₀ ⁺ dati di confronto. Il grosso problema per rilevare C ₆₀ ⁺ utilizzando convenzionale, telescopi terrestri, è che il vapore acqueo atmosferico blocca la vista del C ₆₀ ⁺ modello di assorbimento. Però, orbitando sopra la maggior parte dell'atmosfera nello spazio, il telescopio Hubble ha una chiara, visuale senza ostacoli. Tuttavia, dovevano ancora spingere Hubble ben oltre i suoi soliti limiti di sensibilità per avere la possibilità di rilevare le deboli impronte digitali di C ₆₀ ⁺ .

Le stelle osservate erano tutte supergiganti blu, situato nel piano della nostra Galassia, la via Lattea. Il materiale interstellare della Via Lattea si trova principalmente in un disco relativamente piatto, quindi le linee di vista delle stelle nel piano galattico attraversano le maggiori quantità di materia interstellare, e quindi mostrano le caratteristiche di assorbimento più forti dovute alle molecole interstellari.

Il rilevamento di C ₆₀ ⁺ nel diffuso ISM supporta le aspettative del team che molto grandi, molecole contenenti carbonio sono probabili candidati per spiegare molti dei rimanenti, DIB non identificati. Ciò suggerisce che i futuri sforzi di laboratorio misurano i modelli di assorbimento dei composti correlati a C60+, per aiutare a identificare alcuni dei DIB rimanenti.

Il team sta cercando di rilevare C ₆₀ ⁺ in più ambienti per vedere quanto siano diffusi i buckyball nell'Universo. Secondo Cordiner, sulla base delle loro osservazioni finora, sembra che C ₆₀ + è molto diffuso nella Galassia.