06 Jun Webb detecta las moléculas orgánicas más antiguas

Los científicos han detectado moléculas orgánicas complejas en una galaxia a más de 12 mil millones de años luz de distancia de la Tierra, la galaxia más distante en la que ahora se sabe que existen estas moléculas.

Gracias a las capacidades del telescopio espacial James Webb lanzado recientemente y a los cuidadosos análisis del equipo de investigación, un nuevo estudio brinda una visión crítica de las complejas interacciones químicas que ocurren en las primeras galaxias en el universo primitivo.

El profesor de astronomía y física de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, Joaquín Vieira, y el estudiante graduado Kedar Phadke colaboraron con investigadores de la Universidad de Texas A&M y un equipo internacional de científicos para diferenciar entre las señales infrarrojas generadas por algunos de los granos de polvo más grandes y masivos de la galaxia y las de las moléculas de hidrocarburo recién observadas.

Anillos de Einstein

«Este proyecto comenzó cuando estaba en la escuela de posgrado estudiando galaxias muy distantes y difíciles de detectar oscurecidas por el polvo«, dijo Vieira. «Los granos de polvo absorben y vuelven a emitir aproximadamente la mitad de la radiación estelar producida en el Universo, lo que hace que la luz infrarroja de objetos distantes sea extremadamente débil o indetectable a través de telescopios terrestres».

En el nuevo estudio, el JWST aprovechó un fenómeno llamado lente gravitacional. «Esta magnificación de la imagen ocurre cuando dos galaxias están casi perfectamente alineadas desde nuestra perspectiva en la Tierra, y la luz de la galaxia en segundo plano es aumentada y deformada en forma de anillo por la galaxia en primer plano. Este anillo se conoce como anillo de Einstein», dijo Vieira.

Albert Einstein descubrió que la masa de los objetos distorsiona el espacio-tiempo: Cuanto mayor es la masa de un objeto, más se curva el espacio-tiempo a su alrededor y, por lo tanto, más fuerte es la atracción gravitatoria del objeto.

O dicho de otro modo: la materia le dice al espacio-tiempo cómo debe curvarse, y el espacio-tiempo le dice a la materia cómo debe desplazarse».

Esto implica que la gravedad puede desviar la luz como lo haría una lente, por lo que un campo gravitatorio poderoso, como el producido por un cúmulo masivo de galaxias, puede actuar como una gigantesca lupa, permitiéndonos ver el objeto que se esconde detrás aumentado y deformado en forma de anillo alrededor del primero.

El poderoso James Webb

El equipo apuntó el JWST hacia SPT0418-47, un objeto descubierto usando el Telescopio del Polo Sur de la Fundación Nacional de Ciencias y previamente identificado como «una galaxia oscurecida por el polvo, magnificada por efecto de lente gravitacional en un factor de aproximadamente 30 a 35».

SPT0418-47 está a 12.000 millones de años luz de la Tierra, lo que corresponde a una época en que el universo tenía menos de 1.500 millones de años, o alrededor del 10% de su edad actual, dijeron los investigadores.

«Antes de tener acceso al poder combinado de las lentes gravitacionales y el JWST, no podíamos ver ni resolver espacialmente la galaxia de fondo a través de todo el polvo», dijo Vieira.

Los datos espectroscópicos del JWST sugieren que el gas interestelar oscurecido en SPT0418-47 está enriquecido en elementos pesados, lo que indica que generaciones de estrellas ya han vivido y muerto.

Los astrónomos detectaron el récord anterior de moléculas orgánicas complejas más antiguas utilizando más de un día completo de observaciones realizadas por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, dijo Spilker.

En comparación, usando JWST, «solo observamos esta galaxia durante un total de una hora«, dijo. «Webb realmente hace que la búsqueda de moléculas orgánicas parezca demasiado fácil».

Además, mientras que los esfuerzos anteriores para detectar moléculas orgánicas complejas en galaxias antiguas solo podían decir si los compuestos químicos estaban allí o no, «la resolución de Webb nos permite ver detalles de dónde se encuentran las moléculas dentro de una galaxia en lugar de solo si están o no allí», dijo Spilker.

En SPT0418-47, la presencia de estas moléculas orgánicas no es uniforme en toda la galaxia, algo para lo que aún no hay explicación.

Componentes básicos para la vida

El compuesto específico que detectaron los investigadores es un tipo de molécula llamada hidrocarburo aromático policíclico o PAH. En la Tierra, estas moléculas se pueden encontrar en los gases de escape producidos por motores de combustión o incendios forestales.

Al estar compuestas de cadenas de carbono, estas moléculas orgánicas se consideran los componentes básicos de las primeras formas de vida, dijeron los investigadores.

«Lo que esta investigación nos dice en este momento, y todavía estamos aprendiendo, es que podemos ver todas las regiones donde se encuentran estos granos de polvo más pequeños, regiones que nunca pudimos ver antes del JWST», dijo Phadke.

«Los nuevos datos espectroscópicos nos permiten observar la composición atómica y molecular de la galaxia, proporcionando información muy importante sobre la formación de las galaxias, su ciclo de vida y cómo evolucionan».

«No esperábamos esto», dijo Vieira. «Detectar estas moléculas orgánicas complejas a una distancia tan grande es un cambio de paradigma con respecto a las observaciones futuras.

Este trabajo es solo el primer paso, y ahora estamos aprendiendo cómo usarlo y conociendo sus potencialidades. Estamos muy emocionados de ver cómo se desarrolla esto».

Fuente: Webb Space Telescope detects universe’s most distant complex organic molecules