Una nueva investigación liderada por el Centro de Astrobiología (CAB) del CSIC-INTA, utilizando herramientas de modelización desarrolladas en la Universidad de Oxford, ha descubierto una extraordinaria concentración de pequeñas moléculas orgánicas en las profundidades del centro profundamente oculto de una galaxia cercana. El descubrimiento fue posible gracias a las observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST). Publicado en Naturaleza AstronomíaLos resultados arrojan luz sobre cómo se comportan el carbono y las moléculas orgánicas complejas en algunos de los entornos más hostiles del universo.
El centro de investigación es IRAS 07251-0248, una galaxia infrarroja ultrabrillante cuya región central está enterrada bajo una gruesa capa de gas y polvo. Este material denso bloquea la mayor parte de la radiación del agujero negro supermasivo en su centro, lo que hace que la región sea casi imposible de estudiar con telescopios tradicionales. La luz infrarroja, sin embargo, puede atravesar el polvo, lo que permite a los científicos examinar la actividad química que tiene lugar dentro de este núcleo galáctico envuelto.
Sonda JWST Instruments Núcleo galáctico polvoriento
Para sondear el centro oculto de la galaxia, los investigadores utilizaron datos espectroscópicos JWST que abarcan longitudes de onda de 3 a 28 micrones. Combinaron mediciones de los instrumentos NIRSpec y MIRI, que pueden detectar huellas químicas de moléculas en forma gaseosa, así como señales de hielo congelado y partículas de polvo. Con esta información detallada, el equipo midió tanto la abundancia como la temperatura de varios compuestos químicos en el núcleo de la galaxia.
Los datos revelaron una colección notablemente diversa de pequeñas biomoléculas. Entre ellos se encontraban el benceno (C6h6), metano (CH4), acetileno (C2h2), diacetileno (C4h2), y triacetileno (C6h2) los investigadores utilizaron el radical metilo (CH3), la primera vez que se detecta esta molécula fuera de la Vía Láctea. Además de los compuestos gaseosos, el equipo encontró una gran cantidad de materia sólida, incluidos granos ricos en carbono y agua helada.
“Encontramos un complejo químico inesperado, cuya abundancia es mucho mayor de lo que predicen los modelos teóricos actuales”, explica el autor principal, el Dr. Ismael García Barnett, ex miembro de la Universidad de Oxford y ahora investigador del CAB. “Esto indica que este núcleo galáctico debe tener una fuente continua de carbono que alimente esta rica red química”.
Estos pequeños compuestos orgánicos se consideran componentes esenciales en procesos químicos más avanzados. Aunque no son componentes de las células vivas en sí, pueden representar pasos tempranos en la cadena de reacciones que eventualmente producen aminoácidos y nucleótidos. La profesora coautora Dimitra Rigopoulou (Departamento de Física de la Universidad de Oxford) añadió: “Aunque las biomoléculas pequeñas no se encuentran en las células vivas, pueden desempeñar un papel importante en la química prebiótica, lo que representa un paso importante hacia la formación de aminoácidos y nucleótidos”.
Los rayos cósmicos pueden impulsar la formación de moléculas orgánicas
Utilizando métodos analíticos desarrollados por el equipo de Oxford y modelos teóricos de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), los investigadores determinaron que las altas temperaturas y el gas turbulento por sí solos no podían explicar el enriquecimiento químico observado. En cambio, la evidencia apunta a los rayos cósmicos como una causa clave. Estas partículas de alta energía parecen descomponer los HAP y las partículas de polvo ricas en carbono, liberando pequeñas moléculas orgánicas en el gas circundante.
El estudio identificó una fuerte correlación entre la cantidad de hidrocarburos y la intensidad de la ionización de los rayos cósmicos en las galaxias comparadas. Este vínculo refuerza la idea de que los rayos cósmicos desempeñan un papel central en la creación de estas moléculas. Por lo tanto, los núcleos galácticos profundamente enterrados pueden actuar como fábricas químicas a gran escala, influyendo en la forma en que las galaxias evolucionan químicamente con el tiempo.
En general, los resultados abren nuevas oportunidades para estudiar cómo se forman y transforman las biomoléculas en entornos espaciales extremos. También destacan la capacidad del JWST para descubrir regiones del universo que antes estaban ocultas a la vista.
Además del CAB, también contribuyeron a este trabajo las siguientes instituciones: Instituto de Física Fundamental (CSIC; M. Pereira-Santaella, M. Agúndez, G. Speranza), Universidad de Alcalá (E. González-Alfonso) y Universidad de Oxford (D. Rigopoulou, FR Thattenan,).
Proyecto financiado por el programa de atracción de talento investigador “César Nombela” (beca 2023-T1/TEC-29030) de la Comunidad de Madrid y el INTA.
