JWST bestätigt Methyl-Radikal außerhalb der Milchstraße

Das James Webb Space Telescope (JWST) hat offiziell den ersten Nachweis des Methyl-Radikals (CH₃) außerhalb der Milchstraße bestätigt, was einen bedeutenden Meilenstein in der extragalaktischen Chemie darstellt. In einer am 6. Februar 2026 in Nature Astronomy veröffentlichten Studie identifizierten Forscher dieses lebenswichtige Molekül zusammen mit einem „beispiellosen Reichtum“ an organischen Verbindungen im tief verborgenen Kern der nahe gelegenen leuchtkräftigen Infrarotgalaxie IRAS 07251–0248. Unter der Leitung des Center for Astrobiology (CAB), CSIC-INTA, und unterstützt durch Modellierungen der University of Oxford, legt die Entdeckung nahe, dass extreme galaktische Umgebungen als hocheffiziente chemische Fabriken fungieren.

Ultraleuchtkräftige Infrarotgalaxien wie IRAS 07251–0248 gehören zu den energiereichsten und staubigsten Umgebungen im lokalen Universum. Ihre zentralen Regionen sind oft von dichten Gas- und Staubwolken umhüllt, die sichtbares Licht blockieren und so die chemischen Prozesse nahe dem zentralen supermassereichen Schwarzen Loch effektiv verbergen. Diese Forschung wurde speziell darauf ausgelegt, diese Barrieren zu durchdringen, indem die fortschrittlichen Infrarot-Fähigkeiten des James Webb Space Telescope genutzt wurden, um die „vergrabene“ Chemie zu beobachten, die frühere Observatorien wie das Spitzer-Weltraumteleskop nicht mit einer solchen Präzision auflösen konnten.

Wird der Nachweis des Methyl-Radikals außerhalb der Milchstraße durch diese Studie bestätigt?

Ja, diese Studie bestätigt den ersten Nachweis des Methyl-Radikals (CH₃) außerhalb unserer Galaxie, speziell im Kern der ultraleuchtkräftigen Infrarotgalaxie IRAS 07251–0248. Unter Verwendung der hochauflösenden Spektroskopie des James Webb Space Telescope identifizierten die Forscher dieses hochreaktive Molekül zusammen mit einer Reihe komplexer Kohlenwasserstoffe, darunter Benzol, Acetylen und Triacetylen, was beweist, dass diese chemischen Vorläufer in extremen extragalaktischen Umgebungen reichlich vorhanden sind.

Die Identifizierung des Methyl-Radikals ist besonders bedeutsam, da es als wichtiges Zwischenprodukt bei der Bildung größerer, komplexerer organischer Moleküle dient. Laut dem Hauptautor Dr. Ismael García Bernete, ehemals in Oxford und jetzt am CAB tätig, waren die gefundenen Häufigkeiten weitaus höher, als aktuelle theoretische Modelle vorhersagten. Diese Diskrepanz deutet auf eine kontinuierliche Kohlenstoffquelle in diesen galaktischen Kernen hin, die wahrscheinlich durch die Fragmentierung größerer kohlenstoffhaltiger Materialien angetrieben wird. Die Gegenwart von CH₃ in einer solch volatilen Umgebung bietet einen neuen Maßstab für das Verständnis, wie sich die Kohlenstoffchemie unter intensiver Strahlung und Gravitationskräften entwickelt.

Wie macht das James Webb Space Telescope organische Moleküle in verborgenen Galaxienkernen sichtbar?

Das James Webb Space Telescope macht organische Moleküle sichtbar, indem es sein Mid-Infrared Instrument (MIRI) und NIRSpec nutzt, um Licht im Wellenlängenbereich von 3 bis 28 Mikrometern einzufangen. Diese Infrarot-Wellenlängen können dichte Staubwolken durchdringen, die sichtbares Licht streuen, wodurch das Teleskop die einzigartigen „Fingerabdrücke“ oder spektralen Signaturen von Gasphasenmolekülen, Eisen und festen kohlenstoffhaltigen Körnern nachweisen kann, die tief im Kern einer Galaxie verborgen sind.

Die vom internationalen Team angewandte Methodik beinhaltete die Kombination von Daten von NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) und MIRI, um die Temperatur und Häufigkeit chemischer Spezies zu charakterisieren. Durch die Analyse der Absorptions- und Emissionslinien im Bereich von 3 bis 28 Mikrometern konnten die Forscher zwischen verschiedenen Materiezuständen wie Wassereisen und kohlenstoffhaltigen Staubkörnern unterscheiden. Diese hochentwickelte Modellierung, die unter anderem an der University of Oxford entwickelt wurde, ermöglichte es dem Team, die Auswirkungen der kosmischen Strahlung zu isolieren. Sie fanden heraus, dass diese hochenergetischen Teilchen wahrscheinlich für das Zertrümmern von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) verantwortlich sind, wodurch kleinere organische Moleküle in die Gasphase freigesetzt werden, wo sie nachgewiesen werden können.

Die Studie hebt eine klare Korrelation zwischen der Intensität der Ionisation durch kosmische Strahlung und der Häufigkeit von Kohlenwasserstoffen hervor. In diesen dichten, vergrabenen Kernen ist die Konzentration der kosmischen Strahlung deutlich höher als im normalen interstellaren Raum. Diese intensive Strahlungsumgebung fungiert im Wesentlichen als Katalysator, der größere Staubkörner in die „Fabrik“ kleiner organischer Moleküle zerlegt, die vom James Webb Space Telescope beobachtet wurden. Dieser Prozess erklärt, warum der chemische Reichtum von IRAS 07251–0248 den von ruhigeren Galaxien übertrifft.

Könnten diese organischen Moleküle mit dem Ursprung des Lebens zusammenhängen?

Obwohl kleine organische Moleküle wie Benzol und Methan nicht biologisch sind, stellen sie entscheidende Vorläufer in der präbiotischen Chemie dar, die für die schließliche Bildung von Aminosäuren und Nukleotiden notwendig sind. Ihre Entdeckung in fernen Galaxien deutet darauf hin, dass die grundlegenden Bausteine des Lebens im gesamten Universum allgegenwärtig sind, selbst in den extremsten und „feindseligsten“ Umgebungen, die weit von erdähnlichen Bedingungen entfernt sind.

Professor Dimitra Rigopoulou vom Department of Physics der University of Oxford betont, dass diese Moleküle zwar nicht in lebenden Zellen selbst zu finden sind, sie aber lebenswichtige Schritte in einer chemischen Kette darstellen. Der Nachweis von Benzol (C₆H₆), Methan (CH₄) und Diacetylen (C₄H₂) in einer Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie deutet darauf hin, dass der für komplexes Leben erforderliche „chemische Baukasten“ nicht einzigartig für die Milchstraße ist. Stattdessen werden diese Moleküle in den Herzen leuchtkräftiger Galaxien verarbeitet und verteilt, wodurch potenziell zukünftige Generationen von Sternen und Planetensystemen mit organischer Materie angereichert werden.

Die Bedeutung des molekularen Reichtums im tiefen Weltraum

• Benzol (C₆H₆): Ein stabiler Ring aus Kohlenstoffatomen, der als primärer Baustein für komplexere aromatische Verbindungen dient.
• Acetylen (C₂H₂) und Polyacetylene: Diese Moleküle sind hochreaktiv und essenziell für das Wachstum längerer Kohlenstoffketten im Weltraum.
• Methyl-Radikal (CH₃): Ein kritisches Zwischenmolekül, das den Übergang von einfachen Kohlenstoffatomen zu komplexen Kohlenwasserstoffen erleichtert.
• Kohlenstoffhaltige Körner und Eise: Diese Festkörpermaterialien dienen als Oberflächen, auf denen chemische Reaktionen stattfinden können, abgeschirmt vor der härtesten Strahlung.

Die Auswirkungen dieser Forschung reichen weit über die Klassifizierung einer einzelnen Galaxie hinaus. Durch den Nachweis der Fähigkeit des James Webb Space Telescope, das organische Inventar eines vergrabenen Kerns zu kartieren, eröffnet die Studie eine neue Ära in der Astrobiologie und Astrochemie. Wissenschaftler können nun damit beginnen zu untersuchen, ob die in IRAS 07251–0248 gefundenen chemischen „Fabriken“ ein Standardmerkmal des frühen Universums sind, in dem leuchtkräftige, staubige Galaxien viel häufiger vorkamen als heute.

Mit Blick auf die Zukunft plant das Forschungsteam, seine Beobachtungen auf eine größere Stichprobe infrarotleuchtkräftiger Galaxien auszuweiten. Dies wird helfen festzustellen, ob die hohe Häufigkeit organischer Moleküle ein universelles Merkmal verborgener Kerne oder eine einzigartige Eigenschaft von IRAS 07251–0248 ist. Während das James Webb Space Telescope seine Mission fortsetzt, bringt uns jede neue spektroskopische Beobachtung dem Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs und der wahren Verbreitung der Bausteine des Lebens im Kosmos näher.