Uma nova investigação liderada pelo Centro de Astrobiologia (CAB) do CSIC-INTA, usando ferramentas de modelagem desenvolvidas na Universidade de Oxford, revelou uma concentração incomum de pequenas moléculas orgânicas nas profundezas do núcleo altamente oculto de uma galáxia próxima. A descoberta foi possível graças a observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST). Publicado em Astronomia da naturezaos resultados esclarecem como o carbono e as moléculas orgânicas complexas se comportam em algumas das condições mais adversas do universo.
O foco da pesquisa é IRAS 07251-0248, uma galáxia infravermelha ultrabrilhante cuja região central está soterrada por espessas camadas de gás e poeira. Este material denso bloqueia a maior parte da radiação proveniente do buraco negro supermassivo no seu centro, tornando a região quase impossível de estudar com telescópios tradicionais. No entanto, a luz infravermelha pode passar através da poeira, permitindo aos cientistas sondar a atividade química que ocorre dentro deste núcleo galáctico envolto.
Pesquisa do Núcleo Galáctico Dusty da JWST Instruments
Para sondar o centro oculto da galáxia, os pesquisadores usaram dados espectroscópicos do JWST em comprimentos de onda entre 3 e 28 mícrons. Eles combinaram medições dos instrumentos NIRSpec e MIRI, que podem detectar impressões digitais químicas de moléculas na forma gasosa, bem como sinais de gelo congelado e poeira. Com esta informação detalhada, a equipa mediu a abundância e a temperatura de vários compostos químicos no núcleo da galáxia.
Os dados revelaram uma coleção extremamente diversificada de pequenas moléculas orgânicas. Entre eles estavam o benzeno (C6H6), metano (CH4), acetileno (C2H2), diacetileno (C4H2) e triacetileno (C6H2). Os pesquisadores também identificaram o radical metila (CH3), marcando a primeira vez que esta molécula foi detectada fora da Via Láctea. Além dos compostos gasosos, a equipe encontrou uma grande quantidade de material sólido, incluindo grãos ricos em carbono e água gelada.
“Descobrimos uma complexidade química inesperada em que a abundância é muito maior do que o previsto pelos modelos teóricos atuais”, explica o autor principal, Dr. Ismael García Bernete, ex-integrante da Universidade de Oxford e agora pesquisador do CAB. “Isto sugere que deve haver uma fonte constante de carbono nestes núcleos galácticos que alimenta esta rica rede química.”
Esses pequenos compostos orgânicos são considerados ingredientes essenciais em processos químicos mais avançados. Embora não sejam componentes de células vivas, podem representar os primeiros passos de uma cadeia de reações que eventualmente produz aminoácidos e nucleotídeos. A co-autora Professora Dimitra Rigopoulou (Departamento de Física da Universidade de Oxford) acrescenta: “Embora pequenas moléculas orgânicas não sejam encontradas em células vivas, elas podem desempenhar um papel vital na química prebiótica, sendo um passo importante para a formação de aminoácidos e nucleotídeos.”
Os raios cósmicos podem estimular a formação de moléculas orgânicas
Usando métodos analíticos e modelos teóricos de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) desenvolvidos pela equipe de Oxford, os pesquisadores determinaram que as altas temperaturas e os gases turbulentos por si só não poderiam explicar a abundância química observada. Em vez disso, as evidências apontam para os raios cósmicos como o fator chave. Estas partículas de alta energia parecem quebrar os PAHs e os grãos de poeira ricos em carbono, libertando moléculas orgânicas mais pequenas no gás circundante.
O estudo também encontrou uma forte relação entre a quantidade de hidrocarbonetos presentes e a intensidade da ionização dos raios cósmicos nas galáxias de comparação. Essa ligação reforça a ideia de que os raios cósmicos desempenham um papel central na produção dessas moléculas. Núcleos galácticos profundamente enterrados podem, assim, funcionar como fábricas químicas em grande escala, influenciando a forma como as galáxias evoluem quimicamente ao longo do tempo.
No geral, estas descobertas abrem novas oportunidades para estudar como as moléculas orgânicas são formadas e transformadas em condições espaciais extremas. Eles também destacam a capacidade do JWST de revelar regiões do universo anteriormente escondidas da vista.
Além do CAB, também contribuíram para este trabalho as seguintes instituições: Instituto de Física Fundamental (CSIC; M. Pereira-Santaello, M. Agundez, G. Speranza), Universidade de Alcalá (E. González-Alfonso) e Universidade de Oxford (D. Rigopoulou, FR Donnan, N. Tate).
O projeto é financiado através do programa de atração de talentos de investigação “César Nombela” (bolsa 2023-T1/TEC-29030) pela Comunidade de Madrid e pelo INTA.
