Le sodium aide à la formation de métallofullerène dans les écoulements stellaires

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Les météorites anciennes possèdent parfois des grains de graphite antérieurs à la naissance du système solaire. Des recherches antérieures ont révélé que ces grains sont souvent mystérieusement enrichis d’une forme de néon connue pour être un sous-produit des supernovæ. Maintenant, les scientifiques ont découvert que des molécules ressemblant à des ballons de football, connues sous le nom de buckyballs, peuvent agir comme des cages qui emprisonnent ce néon dans ces grains, rapportent les résultats détaillés Proceedings of National Academy of Sciences. La recherche devrait donner un aperçu de la formation de la poussière d’étoiles de carbone, le matériau sur lequel la vie sur Terre est finalement basée.


Le buckminsterfullerène est une molécule de carbone reconnaissable à sa forme de ballon de football. Depuis un certain temps, les chercheurs le suspectaient d’être la clé d’une énigme de l’astrophysique : l’origine des bandes diffuses interstellaires (DIB). Crédit: shutterstock.com/g/andreus

Des recherches antérieures ont révélé que les particules de graphite pré-solaire dans les météorites anciennes portent l’isotope néon-22. Ce néon résulte de la désintégration radioactive de l’isotope sodium-22 à durée de vie relativement courte, qui est créé par la nucléosynthèse explosive au cours des supernovae. Cela suggère que cet isotope est rapidement piégé dans le carbone lorsqu’il se condense à la suite de l’explosion d’une étoile, mais les enquêteurs ne savaient pas comment cela pouvait se produire.

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Pour découvrir comment le carbone pourrait encapsuler cet isotope de sodium, les scientifiques ont utilisé des lasers pour faire exploser une tige de carbone contenant du sodium en présence d’hydrogène et d’oxygène au Laboratoire national de champ magnétique élevé de la Florida State University, correspondant aux conditions de condensation du carbone dans les écoulements stellaires. Ils ont découvert ce buckminsterfullerène généré, une molécule également connue sous le nom de buckyball composée de 60 atomes de carbone liés ensemble pour former une balle dans un motif correspondant aux panneaux des ballons de football.

Les résultats détaillés ont été publiés dans Proceedings of National Academy of Sciences. “Des fullerènes ont été récemment détectés dans de nombreux environnements astrophysiques dans l’espace”, explique le chercheur Paul Dunk, chimiste en nanocarbone à la Florida State University à Tallahassee. “Ils apparaissent partout dans l’espace circumstellaire et interstellaire”.

De plus, ces expériences ont créé des métallofullerènes – des buckyballs qui encapsulent des métaux et d’autres éléments, dans ce cas le sodium – tout aussi facilement que leurs cousins ​​vides. Le sodium a apparemment aidé à déclencher la formation de ces métallofullerènes – le sablage au laser de tiges de carbone régulières en présence de gaz riche en néon n’a produit aucun métallofullerène plein de néon. Ces découvertes aident à résoudre le mystère de longue date de la façon dont le néon anormal se fraye un chemin dans les anciens grains de carbone. De plus, de nombreux autres éléments peuvent déclencher la formation de métallofullerènes, suggérant que de nombreux types différents de métallofullerènes pourraient enrichir la poussière d’étoile et aider à expliquer d’autres énigmes célestes.

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“Le prochain défi est de détecter par observation les métallofullerènes dans l’espace et d’enquêter sur les autres problèmes astrophysiques non résolus que les métallofullerènes peuvent expliquer”, a déclaré Dunk. “Nous avons simulé leurs empreintes digitales spectroscopiques générales pour aider les astronomes dans la recherche”.

Voir la publication

Paul W. Dunk, Jean-Joseph Adjizian, Nathan K. Kaiser, John P. Quinn, Gregory T. Blakney, Christopher P. Ewels, Alan G. Marshall, Harold W. Kroto, “Metallofullerene and fullerene formation in space”, Proceedings of the National Academy of Sciences Nov 2013, 110 (45) 18081-18086. DOI : 10.1073/pnas.1315928110

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