Detectan a 12.000 millones de años luz de la Tierra las moléculas orgánicas complejas más distantes del universo

Los investigadores han detectado moléculas orgánicas complejas en una galaxia situada a más de 12.000 millones de años luz de la Tierra, la más lejana en la que se conoce la existencia de estas moléculas. Gracias a las capacidades del recién lanzado telescopio espacial James Webb (JWST) y a los minuciosos análisis del equipo de investigadores, un nuevo estudio aporta una visión crítica de las complejas interacciones químicas que se producen en las primeras galaxias del universo primitivo.

El profesor de astronomía y física de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign Joaquín Vieira y el estudiante de posgrado Kedar Phadke colaboraron con investigadores de la Universidad A&M de Texas y con un equipo internacional de científicos para diferenciar entre las señales infrarrojas generadas por algunos de los granos de polvo más masivos y grandes de la galaxia y las de las moléculas de hidrocarburos recién observadas. Los resultados del estudio se publican en la revista Nature.

Este proyecto comenzó cuando estudiaba en la universidad galaxias muy lejanas y difíciles de detectar, oscurecidas por el polvo, explica Vieira. Los granos de polvo absorben y reemiten cerca de la mitad de la radiación estelar producida en el universo, lo que hace que la luz infrarroja de objetos lejanos sea extremadamente tenue o indetectable a través de telescopios terrestres.

La estudiante de posgrado Lily Kettler, a la izquierda, el profesor Joaquin Vieira y el estudiante de posgrado Kedar Phadke forman parte de un equipo internacional que detectó moléculas orgánicas complejas en una galaxia a más de 12 mil millones de años luz de la Tierra, la galaxia más lejana en la que ahora se sabe que existen estas moléculas | Foto de Fred Zwicky

En el nuevo estudio, el JWST recibió un impulso de lo que los investigadores llaman «la lupa de la naturaleza»: un fenómeno llamado lente gravitatoria. Este aumento se produce cuando dos galaxias están casi perfectamente alineadas desde el punto de vista de la Tierra, y la luz de la galaxia del fondo es deformada y aumentada por la galaxia del primer plano en forma de anillo, conocido como anillo de Einstein, explicó Vieira.

El equipo centró el JWST en SPT0418-47, un objeto descubierto con el Telescopio del Polo Sur de la National Science Foundation e identificado previamente como una galaxia oscurecida por el polvo y aumentada entre 30 y 35 veces por la lente gravitatoria. Según los investigadores, SPT0418-47 se encuentra a 12.000 millones de años luz de la Tierra, lo que corresponde a una época en la que el universo tenía menos de 1.500 millones de años, es decir, alrededor del 10% de su edad actual.

Antes de tener acceso a la potencia combinada de las lentes gravitacionales y el JWST, no podíamos ver ni resolver espacialmente la galaxia de fondo real a través de todo el polvo, dijo Vieira.

La galaxia observada por Webb muestra un anillo de Einstein causado por un fenómeno conocido como lente gravitacional | foto S. Doyle / J. Spilker

Los datos espectroscópicos del JWST sugieren que el gas interestelar oculto en SPT0418-47 está enriquecido en elementos pesados, lo que indica que generaciones de estrellas ya han vivido y muerto. El compuesto específico detectado por los investigadores es un tipo de molécula denominada hidrocarburo aromático policíclico (HAP). En la Tierra, estas moléculas se encuentran en los gases de escape producidos por los motores de combustión o los incendios forestales. Formadas por cadenas de carbono, estas moléculas orgánicas se consideran los componentes básicos de las primeras formas de vida, según los investigadores.

Lo que esta investigación nos está diciendo 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 podríamos ver antes del JWST, dijo Phadke. Los nuevos datos espectroscópicos nos permiten observar la composición atómica y molecular de la galaxia, proporcionando conocimientos 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 grande supone un cambio radical en las observaciones futuras. Este trabajo es sólo el primer paso, y ahora estamos aprendiendo a utilizarlo y a conocer sus capacidades. Estamos impacientes por ver cómo evoluciona.

Es fantástico que las galaxias que descubrí mientras escribía mi tesis puedan ser observadas algún día por el JWST, afirmó Vieira.

Fuentes

University of Illinois Urbana-Champaign | Spilker, J.S., Phadke, K.A., Aravena, M. et al. Spatial variations in aromatic hydrocarbon emission in a dust-rich galaxy. Nature (2023). doi.org/10.1038/s41586-023-05998-6