James Webb descoperă un nucleu galactic ascuns plin de molecule organice neobișnuite
James Webb a detectat în IRAS 07251-0248 un set bogat de molecule organice, incluzând radicalul metil, sugerând că razele cosmice alimentează o chimie complexă în nucleele galactice.
Sursa foto: Sciencedaily
Miezul unei galaxii acoperit de praf se dovedește a fi o fabrică chimică
Adânc în interiorul unei galaxii apropiate, ascuns sub straturi dense de gaz și praf, astronomii au descoperit o concentrație remarcabilă de molecule organice simple, folosind telescopul spațial James Webb. Observațiile în infraroșu au permis cercetătorilor să pătrundă prin vălul cosmic și să detecteze un amestec surprinzător de compuși bogați în carbon, inclusiv benzen, metan și radicalul metil, acesta din urmă observat pentru prima dată în afara Căii Lactee.
Obiectul studiului și metoda de investigație
Investigația s-a concentrat pe galaxia catalogată IRAS 07251-0248, o galaxie ultraluminiscență în infraroșu al cărei nucleu este îngropat sub straturi groase de gaz și praf. Această materie densă blochează majoritatea radiației provenite din jurul găurii negre supermasive aflate în centrul galaxiei, făcând regiunea aproape imposibil de studiat cu telescoapele tradiționale. Lumina în infraroșu, însă, poate traversa praful, oferind o fereastră esențială pentru examinarea activității chimice desfășurate în interiorul acestui nucleu galactic ascuns.
Pentru a investiga centrul galactic bine ascuns, echipa de cercetare a folosit date spectroscopice obținute cu James Webb, acoperind lungimi de undă între 3 și 28 micrometri. Măsurătorile au combinat informații provenind de la instrumentele NIRSpec și MIRI, capabile să detecteze amprente chimice ale moleculelor în stare gazoasă, precum și semnale provenite din icesoliți și granule de praf. Cu acest set de date detaliat, cercetătorii au cuantificat atât abundența, cât și temperatura multor compuși chimici din miezul galactic.
Moleculele detectate și materiale solide asociate
Analiza spectroscopică a scos la iveală un catalog surprinzător de diversificat de molecule organice simple. În mod specific, echipa a identificat următoarele specii chimice: benzen (C6H6), metan (CH4), acetilenă (C2H2), diacetilenă (C4H2) și triacetilenă (C6H2). Cercetătorii au mai detectat radicalul metil (CH3), marcând prima detecție a acestui radical reactiv în afara Căii Lactee. Pe lângă compușii gazoși, datele au evidențiat cantități mari de materiale solide, incluzând granule bogate în carbon și ghețuri de apă.
Prezența acestor molecule organice simple, precum și a particulelor solide carbonacee și a ghețurilor, sugerează un mediu chimic mult mai complex decât cel anticipat anterior în astfel de nuclee galactice înnorate. Aceste ingrediente moleculare sunt considerate pași timpurii importanți în lanțul reacțiilor care, în condiții potrivite, pot conduce mai departe la formarea unor componente organice mai avansate, precum aminoacizii și nucleotidele.
Modelare teoretică și rolul radiației cosmice
Echipa a folosit instrumente de modelare dezvoltate la Universitatea Oxford pentru a interpreta observațiile și a investiga procesele chimice responsabile pentru bogăția moleculară detectată. Analiza teoretică a indicat că temperaturile ridicate și turbulența din gaz, luate separat, nu sunt suficiente pentru a explica complexitatea chimică observată în nucleul galactic. În schimb, dovezile obținute sugerează că razele cosmice ar putea juca un rol esențial în generarea acestor molecule organice.
Particulele cu energie înaltă cunoscute sub numele de raze cosmice par să fragmenteze hidrocarburile aromatice policiclice (PAH-uri) și granulele carbonacee de praf, eliberând astfel molecule mai mici în gazul înconjurător. Studiul a identificat, de asemenea, o relație puternică între cantitatea de hidrocarburi prezente și intensitatea ionizării produsă de razele cosmice în galaxii comparabile, întărind ideea că razele cosmice servesc ca forță motrice în producerea acestor compuși.
„Trebuie să existe o sursă continuă de carbon”
Autorul principal al studiului, Dr. Ismael García Bernete, care a fost anterior afiliat Universității Oxford și este în prezent cercetător la Center for Astrobiology (CAB), CSIC-INTA, a explicat că rezultatele indică un nivel neașteptat de complexitate chimică, cu abundențe mult mai ridicate decât predicțiile teoretice curente. Potrivit lui, aceste observații arată că trebuie să existe o sursă continuă de carbon în nucleele galactice care alimentează această rețea chimică bogată.
Coautorul studiului, profesorul Dimitra Rigopoulou de la Department of Physics, University of Oxford, a subliniat că, deși moleculele organice simple nu sunt componente ale celulelor vii, ele pot avea un rol esențial în chimia prebiotică, reprezentând un pas important către formarea aminoacizilor și a nucleotidelor.
Implicații pentru evoluția chimică a galaxiilor
Descoperirea sugerează că nucleele galactice profund înfipte în praf pot funcționa pe scară largă ca adevărate fabrici chimice, contribuind la modul în care galaxiile evoluează din punct de vedere chimic în timp. Dacă razele cosmice sunt într-adevăr responsabil principale pentru spargerea PAH-urilor și a granulelor carbonacee, atunci mediile interne ale acestor nuclee pot produce continuu molecule organice mici, care la rândul lor pot participa în reacții chimice mai complexe.
Astfel de regiuni, când sunt observate cu instrumente sensibile în infraroșu precum cele de la James Webb, oferă o oportunitate unică de a studia formarea și transformarea moleculelor organice în unele dintre cele mai extreme condiții din Univers. Capacitatea de a detecta atât compuși gazoși, cât și materiale solide (ghețuri și granule de praf) permite o imagine mai cuprinzătoare a ciclurilor chimice interne acestor nuclee.
Colaborare științifică și publicare
Studiul a fost condus de Center for Astrobiology (CAB), CSIC-INTA și a beneficiat de instrumentele de modelare dezvoltate la University of Oxford. Contribuții semnificative au venit de la Instituto de Física Fundamental (CSIC; M. Pereira-Santaella, M. Agúndez, G. Speranza), University of Alcalá (E. González-Alfonso) și membri ai University of Oxford (D. Rigopoulou, F.R. Donnan, N. Thatte).
Proiectul a fost finanțat prin Programa Atracción de Talento Investigador „César Nombela” (grant 2023-T1/TEC-29030) de către Comunidad de Madrid și INTA. Rezultatele au fost publicate în revista Nature Astronomy, iar referința articolului științific este:
Ismael García-Bernete, Miguel Pereira-Santaella, Eduardo González-Alfonso, Marcelino Agúndez, Dimitra Rigopoulou, Fergus R. Donnan, Giovanna Speranza, Niranjan Thatte. Abundant hydrocarbons in a buried galactic nucleus with signs of carbonaceous grain and polycyclic aromatic hydrocarbon processing. Nature Astronomy, 2026; DOI: 10.1038/s41550-025-02750-0.
Deschideri pentru studii viitoare
Pe lângă faptul că subliniază importanța razelor cosmice în chimia galactică, descoperirea oferă noi oportunități pentru studiul modului în care moleculele organice se formează și se transformă în medii extreme. Datele obținute cu James Webb confirmă capacitatea acestui observator de a descoperi regiuni ale Universului anterior inaccesibile, iar combinația de spectroscopie pe interval larg de lungimi de undă și modele teoretice avansate creează premisele unor investigații mai detaliate asupra naturii și originii compușilor organici în contexte cosmice diverse.
În ansamblu, constatările modifică așteptările privind chimia nucleelor galactice ascunse și deschid calea pentru o înțelegere aprofundată a modului în care ingredientele organice se distribuie și evoluează la scară galactică.
Mai multe detalii pot fi consultate în comunicatul publicat de University of Oxford și în articolul științific publicat în Nature Astronomy.
