JWST bevestigt methylradicaal buiten de Melkweg

De James Webb Space Telescope (JWST) heeft officieel voor het eerst de detectie van het methylradicaal (CH₃) buiten de Melkweg bevestigd, wat een belangrijke mijlpaal markeert in de extragalactische chemie. In een studie die op 6 februari 2026 werd gepubliceerd in Nature Astronomy, identificeerden onderzoekers dit essentiële molecuul naast een "ongekende rijkdom" aan organische verbindingen in de diep verscholen kern van het nabijgelegen lichtsterke infraroodstelsel IRAS 07251–0248. Onder leiding van het Center for Astrobiology (CAB), CSIC-INTA, en ondersteund door modellering van de University of Oxford, suggereert de ontdekking dat extreme galactische omgevingen fungeren als uiterst efficiënte chemische fabrieken.

Ultra-lichtsterke infraroodstelsels zoals IRAS 07251–0248 behoren tot de meest energetische en stoffige omgevingen in het lokale universum. Hun centrale regio's zijn vaak gehuld in dichte wolken van gas en stof die zichtbaar licht blokkeren, waardoor de chemische processen nabij het centrale supermassieve zwarte gat effectief worden verborgen. Dit onderzoek was specifiek ontworpen om door deze barrières heen te dringen, waarbij gebruik werd gemaakt van de geavanceerde infraroodcapaciteiten van de James Webb Space Telescope om de "verborgen" chemie te observeren die eerdere observatoria, zoals de Spitzer Space Telescope, niet met een dergelijke precisie konden ontleden.

Is de detectie van het methylradicaal buiten de Melkweg bevestigd door deze studie?

Ja, deze studie bevestigt de eerste detectie van het methylradicaal (CH₃) buiten ons sterrenstelsel, specifiek in de kern van het ultra-lichtsterke infraroodstelsel IRAS 07251–0248. Met behulp van de hoge-resolutie spectroscopie van de James Webb Space Telescope identificeerden onderzoekers dit zeer reactieve molecuul samen met een reeks complexe koolwaterstoffen, waaronder benzeen, acetyleen en triacetyleen, wat bewijst dat deze chemische voorlopers overvloedig aanwezig zijn in extreme extragalactische omgevingen.

De identificatie van het methylradicaal is bijzonder belangrijk omdat het dient als een cruciaal tussenproduct bij de vorming van grotere, complexere organische moleculen. Volgens hoofdauteur Dr. Ismael García Bernete, voorheen verbonden aan Oxford en nu werkzaam bij het CAB, waren de gevonden concentraties veel hoger dan huidige theoretische modellen voorspelden. Deze discrepantie suggereert een continue bron van koolstof in deze galactische kernen, waarschijnlijk aangedreven door de fragmentatie van grotere koolstofhoudende materialen. De aanwezigheid van CH₃ in een dergelijke vluchtige omgeving biedt een nieuw ijkpunt voor het begrijpen van hoe koolstofchemie evolueert onder intense straling en gravitationele krachten.

Hoe onthult de James Webb Space Telescope organische moleculen in verborgen kernen van sterrenstelsels?

De James Webb Space Telescope onthult organische moleculen door gebruik te maken van zijn Mid-Infrared Instrument (MIRI) en NIRSpec om licht op te vangen in het golflengtegebied van 3–28 micron. Deze infraroodgolflengten kunnen doordringen in dichte stofwolken die zichtbaar licht verstrooien, waardoor de telescoop de unieke "vingerafdrukken" of spectrale signaturen kan detecteren van gasfase-moleculen, ijs en vaste koolstofhoudende korrels die diep in de kern van een sterrenstelsel verborgen liggen.

De methodologie die door het internationale team werd gehanteerd, bestond uit het combineren van gegevens van NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) and MIRI om de temperatuur en overvloed van chemische soorten te karakteriseren. Door de absorptie- en emissielijnen binnen het bereik van 3–28 micron te analyseren, konden de onderzoekers onderscheid maken tussen verschillende toestanden van materie, zoals waterijs en koolstofhoudende stofkorrels. Deze geavanceerde modellering, mede ontwikkeld door de University of Oxford, stelde het team in staat om de effecten van kosmische straling te isoleren. Ze ontdekten dat deze hoogenergetische deeltjes waarschijnlijk verantwoordelijk zijn voor het verbrijzelen van polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's), waarbij kleinere organische moleculen vrijkomen in de gasfase waar ze gedetecteerd kunnen worden.

De studie benadrukt een duidelijke correlatie tussen de intensiteit van ionisatie door kosmische straling en de overvloed aan koolwaterstoffen. In deze dichte, verborgen kernen is de concentratie van kosmische straling aanzienlijk hoger dan in de standaard interstellaire ruimte. Deze intense stralingsomgeving fungeert in feite als een katalysator die grotere stofkorrels afbreekt tot de "fabriek" van kleine organische moleculen die door de James Webb Space Telescope wordt waargenomen. Dit proces verklaart waarom de chemische rijkdom van IRAS 07251–0248 die van rustigere sterrenstelsels overtreft.

Zouden deze organische moleculen verband kunnen houden met het ontstaan van leven?

Hoewel kleine organische moleculen zoals benzeen en methaan niet biologisch zijn, vertegenwoordigen ze cruciale voorlopers in de prebiotische chemie die noodzakelijk zijn voor de uiteindelijke vorming van aminozuren en nucleotiden. Hun ontdekking in verre sterrenstelsels suggereert dat de fundamentele bouwstenen van het leven alomtegenwoordig zijn in het universum, zelfs in de meest extreme en "vijandige" omgevingen die ver verwijderd zijn van aardse omstandigheden.

Professor Dimitra Rigopoulou van de University of Oxford’s Department of Physics benadrukt dat hoewel deze moleculen niet in levende cellen zelf worden gevonden, ze vitale stappen zijn in een chemische keten. De detectie van benzeen (C₆H₆), methaan (CH₄) en diacetyleen (C₄H₂) in een sterrenstelsel op miljoenen lichtjaren afstand geeft aan dat de "chemische gereedschapskist" die nodig is voor complex leven niet uniek is voor de Melkweg. In plaats daarvan worden deze moleculen verwerkt en verspreid in de harten van lichtsterke sterrenstelsels, waarbij ze mogelijk toekomstige generaties sterren en planetenstelsels bezaaien met organisch materiaal.

Het belang van moleculaire rijkdom in de diepe ruimte

• Benzeen (C₆H₆): Een stabiele ring van koolstofatomen die dient als een primaire bouwsteen voor complexere aromatische verbindingen.
• Acetyleen (C₂H₂) en polyacetylenen: Deze moleculen zijn zeer reactief en essentieel voor de groei van grotere koolstofketens in de ruimte.
• Methylradicaal (CH₃): Een cruciaal tussenmolecuul dat de overgang van eenvoudige koolstofatomen naar complexe koolwaterstoffen vergemakkelijkt.
• Koolstofhoudende korrels en ijs: Deze materialen in vaste toestand fungeren als oppervlakken waar chemische reacties kunnen plaatsvinden, beschermd tegen de felste straling.

De implicaties van dit onderzoek reiken veel verder dan de classificatie van een enkel sterrenstelsel. Door het vermogen van de James Webb Space Telescope aan te tonen om de organische inventaris van een verborgen kern in kaart te brengen, opent de studie een nieuw tijdperk in de astrobiologie en astrochemie. Wetenschappers kunnen nu beginnen te onderzoeken of de chemische "fabrieken" in IRAS 07251–0248 een standaardkenmerk waren van het vroege universum, waar lichtsterke, stoffige sterrenstelsels veel vaker voorkwamen dan tegenwoordig.

Vooruitkijkend is het onderzoeksteam van plan hun observaties uit te breiden naar een grotere steekproef van infrarood-lichtsterke sterrenstelsels. Dit zal helpen bepalen of de hoge overvloed aan organische moleculen een universeel kenmerk is van verborgen kernen of een unieke eigenschap van IRAS 07251–0248. Terwijl de James Webb Space Telescope zijn missie voortzet, brengt elke nieuwe spectroscopische waarneming ons dichter bij het begrijpen van de levenscyclus van koolstof en de werkelijke prevalentie van de bouwstenen van het leven in de kosmos.