Aclarados finalmente los misterios que se hallan detrás de las buckybolas interestelares

Los científicos hace tiempo que se sienten desconcertados por la existencia en el espacio interestelar de las llamadas “buckybolas” (o buckminsterfullerenos), moléculas complejas de carbono con una estructura semejante a la de un balón de fútbol. Ahora, un equipo de investigadores de la universidad de Arizona ha propuesto un mecanismo para su formación, en un estudio publicado en la revista Astrophysical Journal Letters.

El carbono 60, o C60, cuyo nombre oficial es buckminsterfullereno, consiste en moléculas esféricas dotadas de 60 átomos de carbono organizados en anillos de 5 y 6 miembros. El nombre “buckybola” deriva de su parecido con el trabajo arquitectónico de Richard Buckminster Fuller, quien diseñó muchas estructuras en forma de cúpula que tienen un aspecto similar al C60. Se pensó que su formación era únicamente posible en el laboratorio, hasta que su detección en el espacio desafió esta suposición.

Durante décadas, se creía que el espacio interestelar estaba solo salpicado por moléculas ligeras: sobre todo átomos individuales, moléculas de dos átomos y en ocasiones moléculas de 9 y 10 átomos. Eso fue así hasta que hace unos pocos años se detectaron las moléculas C60 y C70.

Los investigadores se sorprendieron al comprobar que estaban compuestas de carbono puro. En el laboratorio, el C60 se crea a partir de fuentes de carbono puro, como el grafito. En el espacio, el C60 se detectó en las nebulosas planetarias, que son los escombros de estrellas moribundas. Este entorno contiene unas 10.000 moléculas de hidrógeno por cada molécula de carbono. Jacob Bernal, autor principal del trabajo, indica que la presencia de hidrógeno debería destruir la síntesis de los fullerenos. Por ejemplo, si tenemos una caja llena de pelotas, y por cada 10.000 pelotas de hidrógeno tuviéramos una de carbono, y no paráramos de zarandearla, ¿cuál es la probabilidad de conseguir que 60 átomos de carbono se unan entre sí? Parece muy improbable.

Moléculas esféricas de carbono conocidas como buckybolas surgiendo de una nebulosa planetaria. (Foto: NASA/JPL-Caltech)

Utilizando un microscopio de electrones TEM, los investigadores comprobaron que podían simular bastante bien el entorno de una nebulosa planetaria. El TEM actúa bajo presiones bajísimas, cercanas a las existentes en entornos alrededor de las estrellas. Colocaron carburo de silicio (una forma de polvo habitual hecha en estrellas) en el TEM, aplicaron temperaturas de hasta 1.000 grados Celsius e irradiaron la muestra con iones de xenón de alta energía.

Usando después un microscopio TEM aún más potente, en la U. de Arizona, comprobaron que el silicio se había desprendido y que en su lugar quedaba el carbono puro, en capas de anillos de seis miembros, es decir, grafito. Si los granos tenían una superficie desigual, se formaban anillos de 5 y 6 miembros, y se creaban estructuras esféricas que coincidían con el diámetro del C60.

Así pues, este trabajo sugiere que el C60 procede del polvo de carburo de silicio hecho por las estrellas moribundas, el cual después es golpeado por altas temperaturas, ondas de choque y partículas de altas energía, todo lo cual desprende el silicio de la superficie, dejando el carbono. Estas moléculas grandes se ven dispersadas porque las estrellas moribundas eyectan su material hacia el medio interestelar, lo que explica su presencia fuera de las nebulosas planetarias. Las buckybolas son muy estables ante la radiación, lo que les permite sobrevivir durante miles de millones de años si quedan protegidas del entorno hostil del espacio.

“Las condiciones en el universo que esperábamos destruyeran las cosas complejas, resulta que son en realidad aquellas que las crean”, indica Bernal, algo que tiene grandes implicaciones, pues si este mecanismo está formando C60, también probablemente está formando todo tipo de nanoestructuras de carbono.

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