O Telescópio Espacial Spitzer Encontra Fulerenos Flutuando Entre as Estrelas

Pouco depois de descobrir fulerenos ao redor de estrelas com uma certa idade, o Telescópio Espacial Spitzer da NASA detectou essas intrigantes moléculas em forma de boa de futebol no espaço interestelar pela primeira vez.

Com esses novos resultados, os fulerenos clamam o registro de ser a maior molécula já descoberta flutuando entre as estrelas. As propriedades únicas dos fulerenos que fizeram dessas partículas arredondadas uma área quente de pesquisa aqui na Terra também oferece algumas possibilidades animadoras para a química cósmica.

“Fulerenos são moléculas de carbono na forma de uma gaiola e elas são muito compactas e difíceis de serem destruídas”, disse Kris Sellgren, professora de astronomia na The Ohio State University em Columbus, Ohio. Ela notou que embora a vida se forme com uma única molécula de DNA, “átomos simples ou pequenas moléculas podem ficar aprisionadas e podem sobreviver dentro dessa gaiola enquanto que os fulerenos viagem através das duras condições do espaço”.

Dessa maneira, os fulerenos podem fornecer uma mensagem química dentro de uma garrafa, preservando registros do gás presente no ambiente estelar e interestelar. Os fulerenos com gases extraterrestres aprisionados, por exemplo, foram anteriormente detectados em meteoritos que se chocaram com a Terra. A detecção de fulerenos no espaço interestelar também revela que moléculas relativamente grandes podem persistir e talvez se formarem no espaço difuso entre as estrelas.

A variedade particular de fulerenos identificada pelo Spitzer é feita de 60 átomos de carbono arranjados em hexágonos e pentágonos como os gomos de uma bola de futebol. Os cientistas criaram essas moléculas esféricas em laboratório há 25 anos atrás, devido a sua lembrança de domos geodésicos elas foram primeiramente chamadas de buckminsterfulerenos em homenagem ao inventor desses domos Buckminster Fuller. A forma desses domos geodésicos é familiar àqueles que já visitaram o Epcot Center no Disney World na Flórida.

Os astrônomos por muito tempo esperaram encontrar  os fulerenos no espaço, especialmente depois que pequenas estruturas foram encontradas em meteoritos e em outros materiais. Sellgren e sua equipe, enquanto caçavam os fulerenos em dados infravermelhos captados pelo Spitzer, observaram duas nebulosas. A primeira, a NGC 2023, está localizada próximo da bem conhecida Nebulosa da Cabeça do Cavalo na constelação de Orion e a segunda, a NGC 7023 conhecida como Nebulosa da Iris localiza-se na constelação de Cepheus.

Pistas dos fulerenos espaciais vieram primeiro em 1994, quando Foing e Ehrenfreund detectaram linhas de absorção que eles atribuíram a fulerenos perdendo elétrons. Então em 2004, Sellgren e seus colegas detectaram duas assinaturas de luz indicando os mini globos. Os pesquisadores sabiam que eles capturariam um fulereno com certeza quando eles observaram uma terceira assinatura prevista na luz infravermelha vinda de uma nebulosa.

Embora essas moléculas sejam agora identificadas em dois diferentes pontos do universo, sua origem ainda é um mistério.

Um cenário para a origem inicia com a abundância de átomos de carbono que são típicos em estrelas como o Sol e são produzidos no final de vida dessas estrelas. À medida que a idade chega a essas estrelas suas atmosferas são varridas o carbono é então enviado para as regiões ao redor da estrela conhecida como espaço circunestelar. Os pesquisadores acreditam que a alta concentração de gás rico em carbono permiti que moléculas complexas como os fulerenos se formem. Esses fulerenos circunestelares foram detectados com o Spitzer. As moléculas são cozinhadas ao redor da estrela moribunda são então expelidas após a sua morte, se misturando com outros gases e moléculas entre as estrelas.

Como os fulerenos e outras moléculas de carbono podem sobreviver nas condições hostis do meio interestelar é um mistério ainda. Ondas de choque de jatos energéticos de partículas das estrelas, chamadas de ventos estelares, explosões de supernovas, e ejeção de massa gerada por estrelas recém nascidas podem quebrar moléculas maiores. Mas os fulerenos são duros na queda mas se afetados eles precisariam ser de alguma maneira inseridos novamente ou reintroduzidos no espaço interestelar para então explicar a sua existência em climas complicados.

Uma outra proposição para a construção de fulerenos no espaço é o bombardeamento de luz ultravioleta em  grãos ricos em carbono. Experimentos na Terra demonstram que isso pode fazer com que os grãos construam moléculas incluindo fulerenos de carbono puro. As nebulosas que Sellgren e seus colegas estudaram se ajustam de maneira perfeita a essa hipótese como sendo uma fábrica de fulerenos.

Nem todos os fulerenos gerados são enviados para o espaço. Alguns podem se juntar à poeira e ao gás e a outros materiais chamados de disco circunestelar que formam um leque a partir de estrelas jovens e eventualmente podem formar sistemas solares.

“Se você tem todos esses fulerenos flutuando ao redor é possível que eles sejam incorporados ao disco circunestelar, e então sejam inseridos no processo de formação planetária”, diz Sellgre. Ela e sua equipe encontraram os fulerenos como sendo cometas de passagem nos novos sistemas solares em formação nas duas nebulosas.

O carbono é um bloco fundamental para a vida como sabemos, existe a possibilidade de que de alguma maneira o carbono nos nossos corpos em alguma possível criatura extraterrestre tenha origem nos fulerenos que algum dia estavam vagando pelo espaço.

“Agora que existem fulerenos confirmados no meio interestelar e no espaço circunestelar, é provável que os químicos dêem mais atenção às implicações astrobiológicas dessas moléculas fascinantes”, disse Sellgren.

Sellgren e a sua equipe publicou os detalhes dessa pesquisa em um artigo na edição de 10 de Outubro de 2010 do The Astrophysical Journal Letters e esse artigo pode ser acessado aqui: http://tecnoscience.squarespace.com/arquivo/fulerenos-detectados-em-nebulosas-pelo-spitzer/

Fonte:

http://www.spitzer.caltech.edu/news/1212-feature10-18

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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