Una nuova indagine guidata dal Centro de Astrobiología, ha rivelato una concentrazione straordinaria di molecole organiche nel nucleo fortemente occultato di una galassia vicina. La scoperta è stata resa possibile grazie alle osservazioni del James Webb Space Telescope (JWST). Pubblicati su Nature Astronomy, (rif.) i risultati fanno luce su come il carbonio e le molecole organiche complesse si comportino in alcuni degli ambienti più ostili dell’Universo.
Questo studio sulle molecole organiche si concentra su IRAS 07251-0248. La galassia a infrarossi ultra-luminosa ha la regione centrale è sepolta sotto spessi strati di gas e polvere. Questo materiale denso blocca la maggior parte della radiazione proveniente dal buco nero supermassiccio al centro. Quindi la regione è quasi impossibile da studiare con telescopi tradizionali. La luce infrarossa, però, riesce a penetrare la polvere, consentendo agli scienziati di esaminare l’attività chimica che avviene all’interno di questo nucleo galattico avvolto. In questo contesto, la chimica di queste molecole organiche nel centro galattico diventa una finestra privilegiata per comprendere processi altrimenti invisibili.
JWST sonda il nucleo galattico polveroso
Per indagare il centro nascosto della galassia, i ricercatori hanno utilizzato dati spettroscopici del JWST su lunghezze d’onda comprese tra 3 e 28 micron. Sono state combinate le misure degli strumenti NIRSpec e MIRI, capaci di rilevare le impronte chimiche di molecole in fase gassosa. Allo stesso tempo in grado di rilevare segnali provenienti da ghiacci congelati e grani di polvere.
Grazie a queste informazioni dettagliate, il team ha misurato sia l’abbondanza sia la temperatura di numerosi composti chimici presenti nel nucleo galattico. I dati hanno rivelato una collezione sorprendentemente diversificata di piccole molecole organiche, un risultato centrale per lo studio. Tra queste figurano benzene (C6H6), metano (CH4), acetilene (C2H2), diacetilene (C4H2) e triacetilene (C6H2). I ricercatori hanno inoltre identificato il radicale metile (*CH3), segnando la prima volta che questa molecola viene rilevata al di fuori della Via Lattea.
Oltre ai composti gassosi, il team ha trovato grandi quantità di materiali solidi, inclusi grani ricchi di carbonio e ghiacci d’acqua. Questo suggerisce che le molecole organiche nascoste siano immerse in un ambiente chimicamente ricco e dinamico. “Abbiamo trovato una complessità chimica inaspettata, con abbondanze molto superiori a quelle previste dagli attuali modelli teorici. Quindi deve esistere una fonte continua di carbonio in questi nuclei galattici che alimenta questa ricca rete chimica”, spiega il primo autore, Ismael García Bernete.
Questi piccoli composti organici sono considerati ingredienti essenziali per processi chimici più avanzati. Pur non essendo componenti diretti delle cellule viventi, possono rappresentare fasi iniziali nella catena di reazioni che porta alla formazione di amminoacidi e nucleotidi. “Sebbene le piccole molecole organiche non si trovino nelle cellule viventi, potrebbero svolgere un ruolo vitale nella chimica prebiotica. Rappresentano un passo importante verso la formazione di amminoacidi e nucleotidi”, ha aggiunto la coautrice Dimitra Rigopoulou.
I raggi cosmici come motore della chimica organica
Utilizzando metodi analitici e modelli teorici di idrocarburi policiclici aromatici (PAH) sviluppati dal team di Oxford, i ricercatori hanno stabilito che alte temperature e gas turbolento da soli non possono spiegare la ricchezza chimica osservata. Le evidenze indicano invece i raggi cosmici come fattore chiave nella formazione delle molecole organiche. Queste particelle ad alta energia sembrano frammentare i PAH e i grani di polvere ricchi di carbonio, liberando molecole organiche più piccole nel gas circostante.
Lo studio ha inoltre identificato una forte relazione tra la quantità di idrocarburi presenti e l’intensità dell’ionizzazione da raggi cosmici in galassie comparabili. Questo legame rafforza l’idea che i raggi cosmici svolgano un ruolo centrale nella produzione di tali molecole. I nuclei galattici profondamente sepolti potrebbero quindi funzionare come vere e proprie fabbriche chimiche su scala cosmica, influenzando l’evoluzione chimica delle galassie nel tempo un concetto chiave per comprendere il ciclo delle molecole organiche nell’Universo.
Nel complesso, i risultati aprono nuove opportunità per studiare come le molecole organiche si formino e si trasformino in ambienti spaziali estremi. Mettono inoltre in evidenza la capacità del JWST di rivelare regioni dell’Universo precedentemente nascoste alla nostra osservazione.
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