Molécule Buckyball : découverte de solides preuves pour l’existence de footballènes interstellaires
La limite supérieure des molécules circulant dans les bandes interstellaires diffuses de matière entre les étoiles, connues sous le nom de milieu interstellaire, a fortement augmenté avec la confirmation qu’elles contiennent des buckminsterfullerènes (ou fullerène de Buckminster ou footballène ou encore buckyballs en anglais).
GIF d’entête: représentation de la structure d’une molécule de footballène. (NASA)
Ces molécules comprennent 60 atomes de carbone disposés dans une forme ressemblant à celle d’un ballon de football. De précédentes recherches sur le contenu du milieu interstellaire diffus avaient permis de détecter des molécules n’ayant pas plus de trois atomes.
La découverte a été faite par une équipe dirigée par le physicien Martin Cordiner du Goddard Space Flight Center de la NASA, à partir de données obtenues par le télescope spatial Hubble.
Les centaines de bandes d’absorption du milieu interstellaire (bandes interstellaire diffuses) sont visibles de diverses manières dans des spectres allant de la lumière visible au proche infrarouge. Les bandes ne sont pas produites par les étoiles, et doivent donc être le produit de l’absorption de la lumière par une matière extrêmement diffuse.
Bandes interstellaires diffuses (en blanc) superposées à un spectre de couleur allant du proche ultraviolet (droite), au proche infrarouge (gauche), où se concentre la plupart des bandes. (Wikimédia)
De nombreuses équipes d’astronomes tentent depuis longtemps de déterminer avec précision quelles formes de matière sont présentes dans ce mélange, une tâche compliquée par le fait que les télescopes terrestres doivent d’abord tenir compte des caractéristiques d’absorption de l’atmosphère terrestre elle-même. Le télescope spatial Hubble, étant à l’extérieur de l’atmosphère de la planète, résout parfaitement au moins une partie du problème.
Pour les autres, Cordiner et ses collègues ont utilisé le spectrographe du Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) pour observer 11 étoiles et les espaces qui les séparent, générant des données avec un rapport signal/bruit extrêmement élevé. Les observations ont été réalisées entre novembre 2016 et août 2018.
À l’aide d’une technique utilisant les caractéristiques d’absorption connues des atomes d’hélium comme marqueur standard, les chercheurs ont pu confirmer en toute confiance la présence de footballène dans le milieu interstellaire, autour de la plupart des étoiles.
La découverte est passionnante pour de nombreuses raisons, mais surtout parce que les footballène sont des célébrités du monde de la chimie.
Après une vingtaine d’années de prédictions théoriques, les molécules de 60 atomes ont finalement été découvertes en laboratoire en 1985 par Robert Curl, Harold Kroto et Richard Smalley, pour lesquels ils ont finalement reçu un prix Nobel.
Ces molécules ont été nommées d’après Richard Buckminster Fuller, un architecte américain et théoricien des systèmes qui, à l’époque, était connu pour son invention des structures de construction appelées dômes géodésiques, qui ressemblent généralement à la structure du C60. Buckminsterfullerène est devenu, assez naturellement, un footballène.
Sa présence confirmée, selon les chercheurs dans leur étude :
…représente une percée dans notre compréhension de la complexité chimique du milieu interstellaire diffus, en augmentant considérablement la taille limite des molécules carbonées connues dans les environnements à faible densité et fortement irradiés.
Ils ajoutent qu’elle apporte également “une nouvelle compréhension dans la quête de l’identification des molécules qui existent encore dans le milieu diffus”.
L’étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters : Confirming Interstellar C60 + Using the Hubble Space Telescope.
