Vesmírne futbalové lopty

  • Marcel Škreka | 6 September 2010
    Stelárna astronómia
Pomocou Spitzerovho vesmírneho ďalekohľadu objavili astronómovia uhlíkové molekuly v tvare futbalovej lopty. Pomenovali ich “buckyballs“ pre ich podobnosť s geodetickými kupolami architekta Buckminstera Fullera. Kupoly sú poskladané so vzájomne prepojených geometrických útvarov umiestnených na časti sféry.

Po prvýkrát boli pozorované v laboratóriu pred 25 rokmi. Vedci predpokladali ich existenciu aj vo vesmíre, no až doteraz unikali detekcii.

„Našli sme to, čo považujeme za najväčšie molekuly existujúce vo vesmíre,“ povedal vedúci vedeckého tímu Jan Cami. „Objav nás výnimočne potešil aj preto, lebo majú jedinečné vlastnosti, dôležité pri mnohých fyzikálnych a chemických procesoch prebiehajúcich vo vesmíre.“

Molekuly sa skladajú zo 60 atómov uhlíka uložených do 5 a 6 – uholníkov pospájaných do sférických štruktúr pripomínajúcich futbalovú loptu. Vedci objavili aj iné, viac pretiahnuté molekuly známe ako C70, ktoré sa viac podobajú rugbyovej lopte. Oba typy molekúl patria k skupine oficiálne známej ako buckminsterfullery alebo fullery.

Vedecký tím objavil tieto “uhlíkové lopty“ v planetárnej hmlovine Tc 1. Planetárne hmloviny vznikajú odvrhnutím časti hmoty hviezdy v posledných fázach jej vývoja. Z pôvodnej hviezdy pritom ostane len jej horúce jadro, ktoré potom nazývame biely trpaslík. Nachádza sa v strede hmloviny, pričom ju osvetľuje a ohrieva.

Prítomnosť týchto molekúl odráža krátke vývojové štádium vo vývoji hviezdy, počas ktorého hviezda odvrhuje materiál bohatý na uhlík. Astronómovia využili spektrometer na Spitzerovom ďalekohľade k analýze infračerveného žiarenia planetárnej hmloviny. V jej spektre sa objavili absorpčné čiary prislúchajúce týmto netradičným molekulám. Majú približne izbovú teplotu, čo je ideálna teplota pre merania spektrometrom na Spitzeri. O 100 rokov ich teplota pravdepodobne poklesne tak, že by už neboli pozorovateľné.

Údaje zo Spitzera boli porovnané s laboratórnymi meraniami rovnakých molekúl a výsledkom je dokonalá zhoda.

„Tento objav sme vôbec neplánovali,“ povedal Cami. „Ale keď sme uvideli tieto netradičné spektrálne odtlačky, hneď sme vedeli, že sa pozeráme na jednu z najhľadanejších molekúl.“

Japonský profesor Eiji Osawa predpovedal v roku 1970 existenciu fullerov, no vytvorené boli až pri pokusoch v laboratóriu v roku 1985. Výskumníci simulovali podmienky v atmosférach starnúcich, na uhlík bohatých hviezd, v ktorých boli objavené reťazce uhlíkových atómov.  Na prekvapenie, výsledkom pokusov bol vznik veľkého množstva fullerov. Odvtedy boli nájdené aj na Zemi v sadzi, vrstvách hornín a v meteoritoch.

Štúdium fullerov a príbuzných molekúl sa medzičasom vyvinulo do rušnej oblasti výskumu kvôli ich pevnosti a jedinečným chemickým a fyzikálnym vlastnostiam. K možným oblastiam využitia patrí vývoj brnení, podávanie liekov a supravodivé technológie.

Sir Harry Kroto, ktorý dostal v roku 1996 spolu s Bobom Curlim a Rickom Smalleyom Nobelovu cenu za chémiu za objav fullerov, poznamanáva: „Tento objav poskytuje presvedčivý dôkaz, že “buckyballs“, ako som dlho predpokladal, existujú už od pradávna v temných zákutiach našej galaxie.“

Predchádzajúce pátrania po fulleroch vo vesmíre, hlavne okolo hviezd bohatých na uhlík, boli neúspešné. Pred 15 rokmi bola s použitím detektorov pracujúcich v oblasti viditeľného svetla navrhnutá sľubná oblasť ich výskytu v riedkych medzihviezdnych oblakoch. Táto možnosť však zatiaľ čaká na potvrdenie údajov z laboratórií. Nedávno iný tím pracujúci pri Spitzerovom ďalekohľade oznámil objav fullerov v inom type objektu, no pozorované spektrálne odtlačky boli sčasti kontaminované inými chemickými látkami.