El Telescopio Espacial Webb detecta las moléculas orgánicas más complejas y distantes del universo.

5 de junio de 2023

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por Lois Yoksoulian, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign

Investigadores han detectado moléculas orgánicas complejas en una galaxia a más de 12 mil millones de años luz de la Tierra, siendo la galaxia más lejana donde se sabe que estas moléculas existen debido a las capacidades del recién lanzado telescopio espacial James Webb y a los análisis cuidadosos del equipo de investigación, un nuevo estudio brinda información crítica sobre las complejas interacciones químicas que se producen en las primeras galaxias del universo temprano.

El profesor de astronomía y física de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Joaquin Vieira, y el estudiante de posgrado, 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 masivos y grandes en la galaxia y aquellas de las nuevas moléculas de hidrocarburo observadas.

Los hallazgos del estudio se publicaron en la revista Nature.

'Este proyecto comenzó cuando estaba en la universidad estudiando galaxias muy lejanas y difíciles de detectar ocultas por el polvo,' dijo Vieira. 'Los granos de polvo absorben y reemiten alrededor de 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 recibió un impulso de lo que los investigadores llaman 'la lupa de la naturaleza', un fenómeno llamado lente gravitacional. 'Esta amplificación ocurre cuando dos galaxias están casi perfectamente alineadas desde el punto de vista de la Tierra, y la luz de la galaxia de fondo se deforma y aumenta de tamaño por la galaxia de primer plano en una forma similar a un anillo, conocido como un anillo de Einstein', dijo Vieira.

El equipo enfocó el JWST en SPT0418-47, un objeto descubierto utilizando el telescopio del Polo Sur de la Fundación Nacional de Ciencia y previamente identificado como una galaxia oculta por polvo magnificada por un factor de alrededor de 30 a 35 mediante lente gravitacional. SPT0418-47 está a 12 mil millones de años luz de distancia de la Tierra, correspondiente a un momento en que el universo tenía menos de 1.5 mil millones de años, o alrededor del 10% de su edad actual, dijeron los investigadores.

'Antes de tener acceso al poder combinado de la lente gravitatoria y el JWST, no podíamos ver ni resolver espacialmente la verdadera galaxia de fondo a través de todo el polvo', dijo Vieira.

Los datos espectroscópicos del JWST sugieren que el gas interestelar oculto en SPT0418-47 está enriquecido en elementos pesados, lo que indica que ya han vivido y muerto generaciones de estrellas. El compuesto específico que los investigadores detectaron es un tipo de molécula llamada hidrocarburo aromático policíclico o PAH. En la Tierra, estas moléculas se pueden encontrar en el escape producido por los motores de combustión o los incendios forestales. Al estar compuestas por cadenas de carbono, estas moléculas orgánicas se consideran los bloques de construcción básicos para las formas de vida más antiguas, dijeron los investigadores.

'Lo que esta investigación nos está diciendo ahora mismo, y aún estamos aprendiendo, es que podemos ver todas las regiones donde se encuentran estos granos de polvo más pequeños, regiones que nunca podríamos haber visto antes del JWST', dijo Phadke. 'Los nuevos datos espectroscópicos nos permiten observar la composición atómica y molecular de la galaxia, lo que proporciona ideas muy importantes 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 vasta es un cambio de juego con respecto a las observaciones futuras. Este trabajo es solo el primer paso y ahora estamos aprendiendo cómo usarlo y conocer sus capacidades. Estamos muy emocionados de ver cómo se desarrolla esto'.

'Es extremadamente genial que las galaxias que descubrí mientras escribía mi tesis un día serían observadas por el JWST', dijo Vieira. 'Estoy agradecido con los contribuyentes estadounidenses, la Fundación Nacional de Ciencia y la NASA por financiar y apoyar tanto el SPT como el JWST. Sin estos instrumentos, este descubrimiento nunca podría haberse hecho'.

Información de la revista: Nature

Proporcionado por: Universidad de Illinois en Urbana-Champaign