Utilizando el telescopio Webb, los astrónomos han encontrado evidencia de moléculas orgánicas complejas en una galaxia a más de 12 mil millones de años luz de distancia. La galaxia está casi perfectamente alineada con una segunda galaxia a solo 3 mil millones de años luz desde nuestra perspectiva en la Tierra. En esta imagen en falso color de Webb, la galaxia de primer plano se muestra en azul mientras que la galaxia de fondo es roja. Las moléculas orgánicas están marcadas en naranja. Crédito: J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA
Los científicos han detectado moléculas orgánicas complejas en una galaxia a más de 12 mil millones de años luz de la Tierra, la galaxia más distante donde se sabe que existen actualmente estas moléculas. Gracias a las capacidades del Telescopio Espacial James Webb lanzado recientemente y al cuidadoso análisis del equipo de investigación, el nuevo estudio proporciona 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 trabajaron con investigadores de la Universidad de Texas A&M y un equipo internacional de científicos para distinguir las señales infrarrojas generadas por algunos de los granos de polvo más grandes y masivos de la galaxia de los de moléculas de hidrocarburo recién observadas.
Los resultados de la investigación se publican en la revista Naturaleza.
“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 los objetos distantes sea extremadamente débil o indetectable para los telescopios terrestres”.
En un nuevo estudio, JWST recibió un impulso de lo que los científicos llaman “la lupa de la naturaleza”, un fenómeno llamado lente gravitacional. “Esta ampliación ocurre cuando las dos galaxias están casi perfectamente alineadas desde el punto de vista de la Tierra, y la luz de la galaxia de fondo es deformada y magnificada por la galaxia de primer plano en una forma de anillo conocida como anillo de Einstein”, dijo Vieira.
La galaxia observada por Webb muestra un anillo de Einstein causado por un fenómeno conocido como lente gravitacional. Fuente: S. Doyle / J. Spilker
El equipo enfocó a JWST en SPT0418-47, un objeto descubierto con el Telescopio del Polo Sur de la Fundación Nacional de Ciencias y previamente identificado como una galaxia oscurecida por el polvo magnificada entre 30 y 35 veces por lentes gravitacionales. Los investigadores descubrieron que SPT0418-47 está a 12 000 millones de años luz de la Tierra, lo que corresponde a una época en la que el universo tenía menos de 1500 millones de años, o alrededor del 10 % de su edad actual.
“Antes de acceder al poder combinado de las lentes gravitacionales y JWST, no podíamos ver ni resolver espacialmente la galaxia de fondo real a través de todo el polvo”, dijo Vieira.
Los datos espectroscópicos de 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. El compuesto específico que encontraron los investigadores es un tipo de molécula llamada hidrocarburo aromático policíclico o PAH. En la Tierra, estas partículas se pueden encontrar en los gases de escape producidos por motores de combustión interna o incendios forestales. Los investigadores dijeron que se cree que estas moléculas orgánicas, formadas por cadenas de carbono, son los componentes básicos de las primeras formas de vida.
“Lo que esta investigación nos dice ahora, 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 de 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 lo esperábamos”, dijo Vieira. “Detectar estas moléculas orgánicas complejas desde una distancia tan grande es un cambio de juego para futuras observaciones. Este trabajo es solo el primer paso y solo ahora estamos aprendiendo a usarlo y conociendo sus posibilidades. Estamos muy emocionados de ver cómo se desarrolla”.
“Es increíblemente genial que las galaxias que descubrí mientras escribía mi tesis algún día sean observadas por JWST”, dijo Vieira. “Estoy agradecido con los contribuyentes estadounidenses, la NSF y la NASA por financiar y apoyar tanto a SPT como a JWST. Sin estos instrumentos, este descubrimiento nunca podría haberse hecho”.
Proporcionado por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign