El Telescopio James Webb descubre moléculas orgánicas en una galaxia distante

Un equipo de investigadores del Centro de Astrobiología (CAB), en colaboración con la Universidad de Oxford, reveló un hallazgo extraordinario: una amplia variedad de moléculas orgánicas en el corazón de la galaxia IRAS 07251-0248, una galaxia ultraluminosa infrarroja. Este descubrimiento se logró gracias a las observaciones realizadas por el Telescopio Espacial James Webb (JWST), y fue publicado en la revista Nature Astronomy.

La galaxia IRAS 07251-0248 se encuentra oculta tras densas capas de gas y polvo, lo que dificulta su estudio mediante telescopios tradicionales. Sin embargo, la luz infrarroja puede atravesar estas barreras, permitiendo a los científicos investigar la actividad química en su núcleo. El equipo utilizó datos espectroscópicos del JWST, que abarcan longitudes de onda de 3 a 28 micrones, combinando mediciones de los instrumentos NIRSpec y MIRI para detectar huellas químicas de moléculas en forma gaseosa, así como señales de ices y granos de polvo.

Los resultados revelaron una colección notable de pequeñas moléculas orgánicas, incluyendo benceno (C₆H₆), metano (CH₄), acetileno (C₂H₂), diacetileno (C₄H₂) y triacetileno (C₆H₂). Además, los investigadores identificaron el radical metilo (CH₃), marcando la primera detección de esta molécula fuera de la Vía Láctea. Aparte de los compuestos gaseosos, se encontraron grandes cantidades de materiales sólidos, como granos ricos en carbono y ices de agua.

El autor principal del estudio, Dr. Ismael García Bernete, quien anteriormente trabajó en la Universidad de Oxford y ahora es investigador en el CAB, comentó: "Encontramos una complejidad química inesperada, con abundancias mucho mayores de lo que predecían los modelos teóricos actuales. Esto indica que debe haber una fuente continua de carbono en estos núcleos galácticos que alimenta esta rica red química".

Estos compuestos orgánicos son considerados ingredientes esenciales para procesos químicos más avanzados. Aunque no son componentes de células vivas, podrían representar pasos iniciales en la cadena de reacciones que eventualmente producen aminoácidos y nucleótidos. La coautora del estudio, Prof. Dimitra Rigopoulou, del Departamento de Física de la Universidad de Oxford, añadió: "Aunque las pequeñas moléculas orgánicas no se encuentran en células vivas, podrían desempeñar un papel vital en la química prebiótica, representando un paso importante hacia la formación de aminoácidos y nucleótidos".

Los investigadores también determinaron que los rayos cósmicos juegan un papel crucial en la formación de estas moléculas orgánicas. Utilizando métodos analíticos y modelos teóricos de hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs) desarrollados por el equipo de Oxford, concluyeron que las altas temperaturas y el gas turbulento por sí solos no podían explicar la riqueza química observada. En cambio, la evidencia sugiere que los rayos cósmicos descomponen los PAHs y los granos de polvo ricos en carbono, liberando moléculas orgánicas más pequeñas en el gas circundante.

El estudio también identificó una relación fuerte entre la cantidad de hidrocarburos presentes y la intensidad de la ionización por rayos cósmicos en galaxias comparables. Este vínculo refuerza la idea de que los rayos cósmicos desempeñan un papel central en la producción de estas moléculas. Así, los núcleos galácticos profundamente enterrados podrían funcionar como fábricas químicas a gran escala, influyendo en cómo las galaxias evolucionan químicamente con el tiempo.

En general, estos hallazgos abren nuevas oportunidades para estudiar cómo se forman y transforman las moléculas orgánicas en entornos espaciales extremos, destacando la capacidad del JWST para descubrir regiones del universo que anteriormente estaban ocultas.

Además del CAB, también participaron en este trabajo instituciones como el Instituto de Física Fundamental (CSIC), Universidad de Alcalá y la Universidad de Oxford.

Este proyecto fue financiado a través del Programa Atracción de Talento Investigador "César Nombela" (subvención 2023-T1/TEC-29030) por la Comunidad de Madrid y INTA.