En los años 80, la NASA descubrió una molécula de carbono compleja a la que llamó buckyballs o partícula de Buckminsterfullereno, pues se desplazaba a través de la envoltura de polvo y gas de las estrellas.
Su descubrimiento fue algo totalmente inesperado. Los científicos estaban interesados en analizar el plasma que había en el espacio, no el carbono. Pero, sin duda, atrajo una atención significativa en la época. Tanto por su curioso parecido con una pelota de fútbol, como por sus más de 60 enlaces de carbono covalentes.
Aunque en su momento no se logró determinar nada relevante sobre su composición.
Pero las buckyballs ya no son más un accidente curioso, pues los investigadores de la Universidad de Arizona han desarrollado recientemente una teoría para explicar la presencia de estas moléculas gigantes en el gas interestelar. Y con ello, desvelar finalmente qué son y por qué se forman.
Empecemos por lo más simple, ¿qué son realmente las “buckyballs”?
Una buckyball es, en pocas palabras, una esfera de átomos de carbono. Con lo cual podemos considerarla como otro tipo de nano-estructura química, con propiedades superconductoras extraordinarias. Esto debido a su apariencia perfectamente simétrica y a la cantidad de átomos que posee. De allí su nombre químico: C60.
Estas partículas son diminutas, y por lo general son gaseosas. Pero se pueden apilar entre sí para formar piezas sólidas y resistentes. Eso es lo que suele ocurrir en la mayoría de las estrellas.
Gracias al telescopio infrarrojo Spitzer, los científicos de la NASA han podido detectar masas de buckyballs en un par de estrellas llamadas “XX Ophiuchi”. Lo equivalente a 15 lunas, que sería algo así como mil veces el tamaño del Monte Everest.
Un volumen que no suele verse normalmente en los átomos, y es por ello que se les considera también las moléculas más grandes en el espacio. Aunque solo parecen estar presentes en la nebulosa de gas y polvo que recubre a las estrellas moribundas.
Ahora bien, ¿cómo se forman las buckyballs en las estrellas?
Hasta ahora, se creía que la formación de moléculas interestelares ricas en carbono era prácticamente imposible, debido a las leyes de la termodinámica en presencia del hidrógeno. Con lo cual la idea de que las buckyballs fueran parte de las estrellas era algo absurdo.
Sin embargo, los hallazgos de este nuevo estudio ofrecen una explicación alternativa: en lugar de formarse como átomos individuales, las buckyballs en las estrellas podrían ser el resultado de una simple reorganización de grafenos. Es decir, de las láminas de carbono que se forman en la superficie del carburo de silicio calentado, un ingrediente común en el polvo de las nebulosas.
Probando distintos compuestos químicos, los investigadores de Arizona llegaron al carburo de silicio. Al calentarlo a 1.050 °C, observaron que se creaban nanotubos de carbono en cuestión de minutos. Básicamente, moléculas complejas en forma de varilla, que contenían varias capas de grafeno.
“Nos sorprendió que pudiéramos hacer estas estructuras extraordinarias. Químicamente, nuestros nanotubos son muy simples, pero son extremadamente hermosos”.
Jacob J. Bernal, investigador en la Universidad de Arizona
Las altas temperaturas y las ondas de choque son sucesos bastante comunes en las estrellas moribundas, por lo que es posible que tanto las buckyballs como los nanotubos se puedan crear simplemente emulando estos fenómenos.
Creando buckyballs en la Tierra
Estas simulaciones experimentales con nanotubos de carbono sugieren que es posible hacer buckyballs en los laboratorios, sin depender de la nebulosa de las estrellas.
Se sabe que los nanotubos de carbono tienen una alta estabilidad frente a la radiación. Y las buckyballs pueden sobrevivir durante millones de años las altas temperaturas. Así que podrían ser un par de materiales estelares excelentes.
Sin embargo, los investigadores de la Universidad de Arizona no han creado todavía ninguna buckyball parecida a que se apila en las estrellas. Tendremos que esperar un poco más para ver si estas moléculas pueden viajar a los confines de la galaxia, o solo son un carbono peculiar.
Referencias:
Evidence that buckyballs and carbon nanotubes form from the dust and gas of dying stars https://phys.org/news/2022-07-evidence-buckyballs-carbon-nanotubes-gas.html
Destructive Processing of Silicon Carbide Grains: Experimental Insights into the Formation of Interstellar Fullerenes and Carbon Nanotubes https://dx.doi.org/10.1021/acs.jpca.2c01441