Comprender cómo se forman los granos de polvo en el gas interestelar podría ofrecer información importante a los astrónomos y ayudar a los científicos de materiales a desarrollar nanopartículas útiles.
Los estudios de laboratorio y de cohetes han revelado nuevos conocimientos sobre cómo surgieron los granos de polvo interestelar antes de que se formara nuestro sistema solar. Los resultados, publicados por investigadores de la Universidad de Hokkaido y colegas en Japón y Alemania en la revista Avances de la cienciatambién podría ayudar a los científicos a fabricar nanopartículas con aplicaciones útiles de formas más eficientes y respetuosas con el medio ambiente.
Estos granos ‘presolares’ se pueden encontrar en meteoritos que caen a la Tierra, lo que permite estudios de laboratorio que revelan posibles rutas para su formación.
«Así como las formas de los copos de nieve brindan información sobre la temperatura y la humedad de la atmósfera superior, las características de los granos presolares en los meteoritos limitan los entornos en la salida de gas de las estrellas en las que podrían haberse formado», explica Yuki Kimura del Hokkaido. equipo. Desafortunadamente, sin embargo, ha resultado difícil precisar los posibles entornos para la formación de granos que consisten en un núcleo de carburo de titanio y un manto de carbono grafítico circundante.
Una mejor comprensión del entorno alrededor de las estrellas en el que se podrían haber formado los granos es crucial para aprender más sobre el entorno interestelar en general. Eso podría, a su vez, ayudar a aclarar cómo evolucionan las estrellas y cómo los materiales que las rodean se convierten en los componentes básicos de los planetas.
La estructura de los granos parece sugerir que su núcleo de carburo de titanio se formó primero y luego se cubrió con una gruesa capa de carbono en regiones más distantes de salida de gas de estrellas que se formaron antes que el Sol.
El equipo exploró las condiciones que podrían recrear la formación de granos en estudios de modelado de laboratorio guiados por el trabajo teórico sobre la nucleación de granos, la formación de granos a partir de pequeñas motas originales. Este trabajo se complementó con experimentos realizados en los períodos de microgravedad experimentados a bordo de vuelos de cohetes suborbitales.
Los resultados ofrecieron algunas sorpresas. Sugieren que los granos probablemente se formaron en lo que los investigadores llaman una vía de nucleación no clásica: una serie de tres pasos distintos no previstos por las teorías convencionales. Primero, el carbono forma núcleos diminutos y homogéneos; luego, el titanio se deposita sobre estos núcleos de carbono para formar partículas de carbono que contienen carburo de titanio; finalmente, miles de estas finas partículas se fusionan para formar el grano.
«También sugerimos que las características de otros tipos de granos solares y presolares que se formaron en etapas posteriores del desarrollo del sistema solar podrían explicarse con precisión al considerar vías de nucleación no clásicas, como las sugeridas por nuestro trabajo», concluye Kimura. .
La investigación podría ayudar a comprender los eventos astronómicos distantes, incluidas las estrellas gigantes, los sistemas planetarios recién formados y las atmósferas de los planetas en sistemas solares alienígenas alrededor de otras estrellas. Pero también podría ayudar a los científicos aquí en la Tierra a obtener un mejor control sobre las nanopartículas que están explorando para su uso en muchos campos, incluida la energía solar, la catálisis química, los sensores y la nanomedicina. Las implicaciones potenciales de estudiar los diminutos granos en los meteoritos, por lo tanto, van desde las futuras industrias de la Tierra hasta lugares tan lejanos como podamos imaginar.
