El telescopio James Webb revela un inventario único de moléculas orgánicas en una galaxia lejana

El Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA, ha observado, gracias al telescopio James Webb (JWST), un inventario único de moléculas orgánicas en una galaxia lejana.

La galaxia IRAS 07251-0248 se encuentra a unos 1.300 millones de años luz de la Tierra. Hasta ahora, los telescopios convencionales apenas han podido estudiarla debido al gas y al polvo que ocultan su núcleo y bloquean la radiación emitida por su agujero negro central.

Ahora, un estudio del Centro de Astrobiología ha observado gracias al telescopio James Webb un excepcional inventario de moléculas orgánicas con metano, benceno y, por primera vez fuera de nuestra galaxia, radical metilo. Los resultados, publicados en Nature Astronomy, permiten avanzar en el conocimiento sobre cómo se inicia la complejidad química fundamental para la vida.

IRAS 07251-0248 es una Galaxia Infrarroja Ultraluminosa (ULIRG, por sus siglas en inglés), es decir, un objeto cósmico extremadamente energético originado por la colisión de dos galaxias.

Este choque generó una gran cantidad de polvo cósmico que envuelve toda la galaxia y que absorbe la luz visible y ultravioleta, lo que hace que IRAS 07251-0248 sea considerada una de las galaxias más oscurecidas del universo.

Sin embargo, esas mismas nubes de polvo que absorben la radiación, la reemiten en forma de calor, provocando que la galaxia brille con una intensidad asombrosa en el espectro infrarrojo.

Por tanto, la radiación infrarroja es la única capaz de aportar información sobre estas regiones polvorientas y de revelar los procesos químicos dominantes en el núcleo extremadamente oscurecido.

Para ello, el equipo utilizó observaciones espectroscópicas del telescopio espacial JWST en el rango de 3 a 28 micras (franja del infrarrojo que permite estudiar regiones muy oscurecidas por el polvo), combinando datos de los instrumentos NIRSpec (Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano) y MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio), que permiten detectar señales químicas de moléculas en fase gaseosa, así como características de hielos y granos de polvo.

Gracias a estos datos, los investigadores han podido caracterizar la abundancia y temperatura de numerosas especies químicas orgánicas en el núcleo oscurecido de la galaxia.

Las observaciones revelan un inventario extraordinariamente rico de pequeñas moléculas orgánicas, entre ellas benceno (C6H6), metano (CH4), acetileno (C2H2), diacetileno (C4H2) y triacetileno (C6H2), y, por primera vez detectado fuera de la Vía Láctea, el radical metilo (CH3).

Estas moléculas podrían desempeñar un papel clave en la química orgánica compleja, de interés en procesos relevantes para la vida. Además de moléculas en la fase gaseosa, se encontró una gran abundancia de materiales moleculares sólidos, como hielos de agua y granos de carbono.

"Nos encontramos con una complejidad química inesperada, con abundancias mucho mayores de lo que predicen los modelos teóricos actuales. Esto indica que en estos núcleos galácticos debe existir una fuente continua de carbono que alimente esta química tan extrema", ha explicado el investigador Ismael García Bernete.

El trabajo, en el que también han participado el Instituto de Física Fundamental (IFF-CSIC), la Universidad de Alcalá y la Universidad de Oxford, sugiere que la química observada no puede explicarse únicamente por altas temperaturas o por movimientos turbulentos del gas.

En su lugar, los resultados apuntan a que los rayos cósmicos, muy abundantes en estos núcleos extremos, están fragmentando los hidrocarburos aromáticos policíclicos (moléculas complejas de carbono) y granos de polvo ricos en carbono, liberando pequeñas moléculas orgánicas a la fase gaseosa.

El estudio muestra una correlación entre la abundancia de hidrocarburos y la intensidad de la ionización -energía depositada por rayos cósmicos sobre la materia galáctica-, lo que refuerza este escenario. Los resultados sugieren que los núcleos galácticos profundamente oscurecidos podrían actuar como auténticas fábricas de moléculas orgánicas, con un papel clave en la evolución química de las galaxias.

Este trabajo abre nuevas vías para estudiar la formación y procesamiento de moléculas orgánicas en entornos extremos del espacio, y demuestra el enorme potencial del telescopio JWST para explorar regiones del universo que hasta ahora permanecían ocultas.