Uma nova investigação liderada pelo Centro de Astrobiologia (CAB), CSIC-INTA, utilizando ferramentas de modelação desenvolvidas na Universidade de Oxford, descobriu uma concentração extraordinária de pequenas moléculas orgânicas nas profundezas do centro profundamente escondido 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 alguns dos ambientes mais adversos do universo.
O centro de pesquisa é a IRAS 07251-0248, uma galáxia infravermelha ultrabrilhante cuja região central está enterrada sob uma espessa camada de gás e poeira. Este material denso bloqueia a maior parte da radiação do buraco negro supermassivo no seu centro, tornando a região quase impossível de estudar com telescópios tradicionais. A luz infravermelha, no entanto, pode passar através da poeira, permitindo aos cientistas examinar a atividade química que ocorre dentro deste núcleo galáctico envolto.
Instrumentos JWST sondam núcleo galáctico empoeirado
Para sondar o centro oculto da galáxia, os pesquisadores usaram dados espectroscópicos do JWST abrangendo comprimentos de onda de 3 a 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 partículas de 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 notavelmente diversificada de pequenas biomoléculas. Entre eles estavam o benzeno (C6H6), metano (CH4), acetileno (C2H2), diacetileno (C4H2) e triacetileno (C6H2) os pesquisadores usaram o radical metila (CH3), a primeira vez que esta molécula foi detectada fora da Via Láctea. Além de compostos gasosos, a equipe encontrou uma grande quantidade de matéria sólida, incluindo grãos ricos em carbono e água gelada.
“Encontramos um complexo químico inesperado, cuja abundância é muito maior do que o previsto pelos modelos teóricos atuais”, explica o autor principal, Dr. Ismael García Barnett, ex-Universidade de Oxford e agora pesquisador do CAB. “Isto indica que este núcleo galáctico deve ter uma fonte contínua de carbono que alimenta esta rica rede química.”
Esses pequenos compostos orgânicos são considerados componentes essenciais em processos químicos mais avançados. Embora não sejam componentes de células vivas, podem representar etapas iniciais na cadeia de reações que eventualmente produzem aminoácidos e nucleotídeos. A co-autora Professora Dimitra Rigopoulou (Departamento de Física da Universidade de Oxford) acrescentou: “Embora pequenas biomoléculas não sejam encontradas em células vivas, elas podem desempenhar um papel importante na química prebiótica, representando um passo importante para a formação de aminoácidos e nucleotídeos.”
Os raios cósmicos podem impulsionar a formação de moléculas orgânicas
Usando métodos analíticos desenvolvidos pela equipe de Oxford e modelos teóricos de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), os pesquisadores determinaram que as altas temperaturas e os gases turbulentos por si só não poderiam explicar o enriquecimento químico observado. Em vez disso, as evidências apontam para os raios cósmicos como a causa principal. Estas partículas de alta energia parecem quebrar os PAHs e as partículas de poeira ricas em carbono, libertando pequenas moléculas orgânicas no gás circundante.
O estudo identificou uma forte correlação entre a quantidade de hidrocarbonetos e a intensidade da ionização dos raios cósmicos nas galáxias comparadas. Esta ligação reforça a ideia de que os raios cósmicos desempenham um papel central na criação destas moléculas. Núcleos galácticos profundamente enterrados podem, portanto, atuar como fábricas químicas em grande escala, influenciando a forma como as galáxias evoluem quimicamente ao longo do tempo.
No geral, os resultados abrem novas oportunidades para estudar como as biomoléculas se formam e se transformam em ambientes espaciais extremos. Eles também destacam a capacidade do JWST de descobrir 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-Santaella, M. Agúndez, G. Speranza), Universidade de Alcalá (E. González-Alfonso) e Universidade de Oxford (D. Rigopoulou, FR Thattenan,).
Projeto financiado pelo programa de atração de talentos de investigação “César Nombela” (bolsa 2023-T1/TEC-29030) pela Comunidade de Madrid e INTA.
