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20 de Julio de 2015
Astroquímica

La química del carbono resuelve un misterio astrofísico

Confirman que un fullereno es el responsable de dos líneas espectrales observadas hace tiempo en el medio interestelar.

Molécula de buckminsterfullereno: También conocida como «buckybola», esta forma alotrópica del carbono consta de 60 átomos de dicho elemento y presenta la geometría de un icosaedro truncado, la misma que muchos balones de fútbol. Fue sintetizada por primera vez en 1985. [Crédito imagen: Sponk, vía Wikimedia Commons.]  

Un experimento de laboratorio ha permitido identificar sin ambigüedades la molécula causante de dos líneas de absorción descubiertas hace más de veinte años en el medio interestelar. La molécula en cuestión ha resultado ser un ion (C60+) del buckminsterfullereno, una forma alotrópica del carbono formada por 60 átomos de este elemento y con forma de balón de fútbol. El hallazgo, firmado por Ewen K. Campbell, del departamento de química de la Universidad de Basilea, y otros investigadores, supone una confirmación más de la existencia de moléculas orgánicas complejas en el espacio. Los resultados aparecieron publicados la semana pasada en la revista Nature.

Cuando la luz procedente de las estrellas viaja hacia la Tierra, algunas longitudes de onda (colores, en la zona visible del espectro) son absorbidas por el medio interestelar. Cada compuesto químico solo bloquea el paso de unas longitudes de onda muy específicas, por lo que su identificación constituye una herramienta única para deducir la composición de dicho medio. Hace decenios que los químicos conocen bien los espectros de absorción de un sinnúmero de moléculas relativamente simples gracias a los experimentos de laboratorio. Sin embargo, la tarea no resulta tan sencilla en el caso de las moléculas complejas. De hecho, hoy por hoy aún persisten más de 400 líneas de absorción en el medio interestelar cuyo origen los expertos ignoran.

Dos de ellas fueron descubiertas en 1994. Con longitudes de onda de 9577 y 9632 angstroms, se trataba de las dos líneas de absorción inciertas más intensas en el infrarrojo cercano. Ya entonces se propuso que podían deberse al ion C60+ del buckminsterfullereno, una forma alotrópica del carbono (como el diamante, el grafito o el grafeno) sintetizada por primera vez en 1985. No obstante, su confirmación definitiva estaba a la espera de un estudio detallado del espectro de absorción de dicho ion en fase gaseosa y a temperaturas ultrabajas, las condiciones típicas del espacio exterior.

A tal fin, Campbell y sus colaboradores confinaron varios miles de moléculas del ion C60+ en una trampa electromagnética y las pusieron en contacto con una muestra de helio a 5 grados Kelvin. Gracias a ello, lograron obtener la mejor aproximación de laboratorio conseguida hasta la fecha de la fase gaseosa del ion C60+

El espectro de absorción de la molécula ha resultado reproducir a la perfección las dos elusivas líneas observadas en el medio interestelar, lo que permite añadir sin incertidumbres esta singular forma del carbono a la lista de especies químicas complejas presentes en el espacio. Según Pascale Ehrenfreund y Bernard Foing, los investigadores que en 1994 descubrieron ambas líneas y propusieron el ion C60+ como su origen más probable, el hallazgo de Campbell y sus colaboradores mejorará las posibilidades de identificar las especies responsables de las más de 400 líneas interestelares cuya causa los astrónomos aún ignoran.

Más información en Nature (reseña y artículo técnico).

—IyC

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