Toen ik een paar decennia geleden voor het eerst over buckyballs hoorde, had ik niets dan het diepste respect voor iedereen die abstracte ideeën zoals snaartheorie en branes begreep. Immers, hoe vaak zou je Buckminster fullerenen bespreken met een tijdgenoot terwijl je in het wasmiddelpad van je plaatselijke supermarkt stond? Het concept van "magnetische" koolstof was nieuw en opwindend! Het was bekend dat het in kleine hoeveelheden in de natuur bestond - geproduceerd door bliksem en vuur - maar de echte kicker werd alleen in een laboratorium geboren. Buckyballs zijn gevonden op aarde en in meteorieten, en nu in de ruimte, en kunnen dienen als "kooien" om andere atomen en moleculen vast te leggen. Sommige theorieën suggereren dat de buckyballs mogelijk stoffen naar de aarde hebben vervoerd die het leven mogelijk maken.
Volgens het persbericht van de McDonald Observatory: waarnemingen gedaan met NASA's Spitzer Space Telescope hebben voor verrassingen gezorgd met betrekking tot de aanwezigheid van buckminsterfullerenen, of 'buckyballs', de grootste bekende moleculen in de ruimte. Een studie van sterren van R Coronae Borealis door David L. Lambert, directeur van de Universiteit van Texas in het McDonald Observatorium van Austin, en collega's toont aan dat buckyballs vaker in de ruimte voorkomen dan eerder werd gedacht. Het onderzoek verschijnt in het nummer van 10 maart van The Astrophysical Journal. Het team ontdekte dat "buckyballs niet voorkomen in zeer zeldzame waterstofarme omgevingen zoals eerder werd gedacht, maar in algemeen voorkomende waterstofrijke omgevingen en daarom vaker in de ruimte voorkomen dan eerder werd aangenomen", zegt Lambert.
Buckyballs zijn gemaakt van 60 koolstofatomen die qua vorm vergelijkbaar zijn met een voetbal, met patronen van afwisselende zeshoeken en vijfhoeken. Hun structuur doet denken aan de geodetische koepels van Buckminster Fuller, waarnaar ze zijn genoemd. Deze moleculen zijn erg stabiel en moeilijk te vernietigen. Richard Curl, Harold Kroto en Richard Smalley wonnen in 1996 de Nobelprijs voor scheikunde voor het synthetiseren van buckyballs in een laboratorium. De consensus op basis van laboratoriumexperimenten was dat buckyballs zich niet vormen in ruimteomgevingen die waterstof bevatten, omdat de waterstof hun vorming zou remmen. In plaats daarvan was het idee dat sterren met zeer weinig waterstof maar rijk aan koolstof - zoals de zogenaamde "R Coronae Borealis-sterren" - een ideale omgeving vormen voor hun vorming in de ruimte.
Lambert, samen met N. Kameswara Rao van het Indian Institute of Astrophysics en Domingo Anibal García-Hernández van het Instituto de Astrofisica de Canarias, hebben deze theorieën getest. Ze gebruikten de Spitzer-ruimtetelescoop om infraroodspectra van R Coronae Borealis-sterren te nemen om te zoeken naar buckyballs in hun chemische samenstelling. Ze ontdekten dat deze moleculen niet voorkomen in die R Coronae Borealis-sterren met weinig of geen waterstof, een waarneming die in strijd is met de verwachting. De groep ontdekte ook dat buckyballs bestaan in de twee R Coronae Borealis-sterren in hun monster die een behoorlijke hoeveelheid waterstof bevatten. Vorig jaar gepubliceerde studies, waaronder die van García-Hernández, toonden aan dat buckyballs aanwezig waren in planetaire nevels die rijk zijn aan waterstof. Samen vertellen deze resultaten ons dat fullerenen veel talrijker zijn dan eerder werd aangenomen, omdat ze worden gevormd in normale en veel voorkomende 'waterstofrijke' en niet zeldzame 'waterstofarme' omgevingen.
De huidige waarnemingen hebben ons begrip van hoe buckyballs ontstaan veranderd. Het suggereert dat ze worden gemaakt wanneer ultraviolette straling stofdeeltjes treft (met name "gehydrogeneerde amorfe koolstofkorrels") of door botsingen van gas. De stofkorrels worden verdampt, wat een interessante chemie oplevert waar buckyballs en polycyclische aromatische koolwaterstoffen worden gevormd. (De laatste moleculen van verschillende groottes worden gevormd uit koolstof en waterstof.) “In de afgelopen decennia zijn een aantal moleculen en verschillende stofkenmerken geïdentificeerd door astronomische waarnemingen in verschillende omgevingen. Het meeste stof dat de fysische en chemische eigenschappen van het interstellaire medium bepaalt, wordt gevormd in de uitstroom van asymptotische gigantische taksterren en wordt verder verwerkt wanneer deze objecten planetaire nevels worden. ' zegt Jan Cami (et al). “We hebben de omgeving van Tc 1 bestudeerd, een bijzondere planetaire nevel waarvan het infraroodspectrum emissie vertoont van koude en neutrale C60 en C70. De twee moleculen vertegenwoordigen een paar procent van de beschikbare kosmische koolstof in dit gebied. Deze bevinding geeft aan dat als de omstandigheden goed zijn, fullerenen zich efficiënt kunnen en zullen vormen in de ruimte. ”
