Cuando el Telescopio Espacial James Webb examinó el núcleo cubierto de polvo de IRAS 07251-0248, encontró muchas más moléculas orgánicas pequeñas de las que predijeron los modelos. Las observaciones revelaron una densa mezcla de hidrocarburos, incluida la primera detección confirmada más allá de la Vía Láctea del radical metilo, una molécula altamente reactiva a base de carbono, dentro de un núcleo galáctico oculto durante mucho tiempo detrás de gas y polvo espeso.
El estudio, publicado en Nature Astronomy, sugiere que el carbono en estos centros galácticos enterrados es químicamente más activo de lo esperado. Al analizar la luz infrarroja, los investigadores pudieron identificar moléculas que flotan en el gas, así como carbono encerrado en material helado y polvoriento, ofreciendo una imagen más clara de cómo el carbono se descompone y se reconstruye dentro de la galaxia.
“Encontramos una complejidad química inesperada, con abundancias muy superiores a las predichas por los modelos teóricos actuales”, dijo el autor principal Ismael García Bernete en un comunicado de prensa. “Esto indica que debe haber una fuente continua de carbono en estos núcleos galácticos que alimenta esta rica red química”.
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Detección de moléculas orgánicas mediante espectroscopia infrarroja
Para examinar el núcleo de la galaxia, los investigadores utilizaron los instrumentos NIRSpec y MIRI de Webb para recolectar luz infrarroja en una variedad de longitudes de onda. La espectroscopia infrarroja funciona dividiendo esa luz en los colores que la componen y midiendo qué longitudes de onda se absorben, lo que permite a los científicos identificar moléculas específicas en función de sus huellas químicas únicas.
El equipo detectó una variedad de pequeños hidrocarburos, incluidos benceno (C₆H₆), metano (CH₄), acetileno (C₂H₂), diacetileno (C₄H₂) y triacetileno (C₆H₂). Además de estos gases, las observaciones revelaron cantidades sustanciales de hielo de agua y granos de polvo ricos en carbono dentro del núcleo.
Entre los hallazgos más notables estuvo el radical metilo. Debido a que tiene una vida corta y es muy reactivo, es difícil de detectar. Su presencia sugiere que el carbono en el núcleo de la galaxia se está descomponiendo y reconstruyendo activamente, en lugar de simplemente permanecer atrapado dentro de granos de polvo.
Lo que destacó en general no fue sólo la variedad de moléculas, sino también su abundancia. Las concentraciones fueron más altas de lo que muchos modelos habían anticipado, lo que indica que el calor del agujero negro o la turbulencia en el gas por sí solos no pueden explicar completamente lo que observó Webb.
Los rayos cósmicos como motor químico
En cambio, los investigadores señalan a los rayos cósmicos, partículas de alta energía que viajan a través del espacio, como un probable impulsor de la química. En los centros galácticos, los rayos cósmicos pueden chocar con granos más grandes ricos en carbono y moléculas complejas incrustadas en el polvo. Esos impactos pueden romper los materiales más grandes en fragmentos más pequeños, liberando moléculas simples al gas circundante.
El estudio también encontró que las galaxias con signos más fuertes de actividad de rayos cósmicos tienden a mostrar niveles más altos de hidrocarburos, lo que refuerza los argumentos a favor de este mecanismo. En lugar de simplemente destruir material, la radiación en estas regiones puede reciclarlo continuamente, descomponer grandes compuestos de carbono y reponer el gas con otros más pequeños.
Rastreando carbono a través de galaxias
Moléculas como el metano y el benceno no son biológicas. Pero son parte de la cadena de reacciones que, en algunos entornos, pueden producir compuestos más complejos. Comprender cómo se forman y sobreviven estas moléculas más pequeñas cerca de los agujeros negros activos ayuda a los investigadores a seguir cómo el carbono se desplaza entre el gas y el polvo dentro de las galaxias.
Los resultados muestran que incluso los núcleos de galaxias enterrados en polvo espeso no son químicamente silenciosos. En cambio, el carbono parece ser constantemente descompuesto y reconstruido por la radiación y el material denso que rodea el agujero negro central.
Al observar a través de ese polvo, Webb permite a los astrónomos medir esta química directamente por primera vez, mejorando su comprensión de cómo las galaxias almacenan, remodelan y redistribuyen el carbono con el tiempo.
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