JWST potwierdza obecność rodnika metylowego poza Drogą Mleczną

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) oficjalnie potwierdził pierwszą detekcję rodnika metylowego (CH₃) poza Drogą Mleczną, co stanowi istotny kamień milowy w dziedzinie chemii pozagalaktycznej. W badaniu opublikowanym w Nature Astronomy 6 lutego 2026 roku, naukowcy zidentyfikowali tę kluczową cząsteczkę wraz z „bezprecedensowym bogactwem” związków organicznych w głęboko przesłoniętym jądrze pobliskiej jasnej galaktyki podczerwonej IRAS 07251–0248. Prowadzone przez Center for Astrobiology (CAB), CSIC-INTA, i wspierane przez modelowanie z University of Oxford, odkrycie to sugeruje, że ekstremalne środowiska galaktyczne działają jak wysokowydajne fabryki chemiczne.

Ultrajasne galaktyki podczerwone, takie jak IRAS 07251–0248, należą do najbardziej energetycznych i zapylonych środowisk w lokalnym wszechświecie. Ich regiony centralne są często spowite gęstymi chmurami gazu i pyłu, które blokują światło widzialne, skutecznie ukrywając procesy chemiczne zachodzące w pobliżu centralnej supermasywnej czarnej dziury. Badanie to zostało zaprojektowane specjalnie w celu spenetrowania tych barier, wykorzystując zaawansowane możliwości podczerwone Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do obserwacji „ukrytej” chemii, której poprzednie obserwatoria, takie jak Kosmiczny Teleskop Spitzera, nie były w stanie rozdzielić z taką precyzją.

Czy badanie to potwierdza detekcję rodnika metylowego poza Drogą Mleczną?

Tak, badanie to potwierdza pierwszą detekcję rodnika metylowego (CH₃) poza naszą galaktyką, a konkretnie w jądrze ultrajasnej galaktyki podczerwonej IRAS 07251–0248. Wykorzystując spektroskopię o wysokiej rozdzielczości Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, naukowcy zidentyfikowali tę wysoce reaktywną cząsteczkę wraz z szeregiem złożonych węglowodorów, w tym benzenem, acetylenem i triacetylenem, udowadniając, że te prekursory chemiczne występują obficie w ekstremalnych środowiskach pozagalaktycznych.

Identyfikacja rodnika metylowego jest szczególnie istotna, ponieważ służy on jako kluczowy produkt pośredni w powstawaniu większych, bardziej złożonych cząsteczek organicznych. Według głównego autora, dr. Ismaela Garcíi Bernete, wcześniej związanego z Oxfordem, a obecnie z CAB, stwierdzone obfitości były znacznie wyższe, niż przewidywały obecne modele teoretyczne. Ta rozbieżność sugeruje istnienie ciągłego źródła węgla w tych jądrach galaktycznych, prawdopodobnie napędzanego przez fragmentację większych materiałów węglowych. Obecność CH₃ w tak zmiennym środowisku stanowi nowy punkt odniesienia dla zrozumienia, jak chemia węgla ewoluuje pod wpływem intensywnego promieniowania i sił grawitacyjnych.

W jaki sposób Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba ujawnia cząsteczki organiczne w przesłoniętych jądrach galaktyk?

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba ujawnia cząsteczki organiczne, wykorzystując instrument Mid-Infrared Instrument (MIRI) oraz NIRSpec do rejestrowania światła w zakresie długości fal od 3 do 28 mikronów. Te długości fal podczerwonych mogą przenikać przez gęste chmury pyłu, które rozpraszają światło widzialne, umożliwiając teleskopowi wykrycie unikalnych „odcisków palców” lub sygnatur spektralnych cząsteczek w fazie gazowej, lodów i stałych ziaren węglowych ukrytych głęboko w sercu galaktyki.

Metodologia zastosowana przez międzynarodowy zespół polegała na połączeniu danych z NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) i MIRI w celu scharakteryzowania temperatury i obfitości gatunków chemicznych. Analizując linie absorpcyjne i emisyjne w zakresie 3–28 mikronów, naukowcy mogli rozróżnić różne stany skupienia materii, takie jak lody wodne i węglowe ziarna pyłu. To zaawansowane modelowanie, opracowane częściowo na University of Oxford, pozwoliło zespołowi wyizolować skutki promieniowania kosmicznego. Odkryli oni, że te wysokoenergetyczne cząstki są prawdopodobnie odpowiedzialne za rozbijanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (PAHs), uwalniając mniejsze cząsteczki organiczne do fazy gazowej, gdzie mogą zostać wykryte.

Badanie podkreśla wyraźną korelację między intensywnością jonizacji promieniowaniem kosmicznym a obfitością węglowodorów. W tych gęstych, ukrytych jądrach stężenie promieniowania kosmicznego jest znacznie wyższe niż w standardowej przestrzeni międzygwiezdnej. To intensywne środowisko radiacyjne działa zasadniczo jako katalizator, rozbijając większe ziarna pyłu w „fabryce” małych cząsteczek organicznych obserwowanych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Proces ten wyjaśnia, dlaczego bogactwo chemiczne IRAS 07251–0248 przewyższa bogactwo spokojniejszych galaktyk.

Czy te cząsteczki organiczne mogą mieć związek z początkami życia?

Choć małe cząsteczki organiczne, takie jak benzen i metan, nie są biologiczne, stanowią one krytyczne prekursory w chemii prebiotycznej, które są niezbędne do ostatecznego powstawania aminokwasów i nukleotydów. Ich odkrycie w odległych galaktykach sugeruje, że fundamentalne budulce życia są powszechne w całym wszechświecie, nawet w najbardziej ekstremalnych i „wrogich” środowiskach, dalekich od warunków ziemskich.

Profesor Dimitra Rigopoulou z Wydziału Fizyki University of Oxford podkreśla, że choć cząsteczki te nie znajdują się w samych żywych komórkach, są one istotnymi etapami w łańcuchu chemicznym. Wykrycie benzenu (C₆H₆), metanu (CH₄) i diacetylenu (C₄H₂) w galaktyce oddalonej o miliony lat świetlnych wskazuje, że „zestaw narzędzi chemicznych” wymagany dla złożonego życia nie jest unikalny dla Drogi Mlecznej. Zamiast tego cząsteczki te są przetwarzane i dystrybuowane w sercach jasnych galaktyk, potencjalnie zasiewając przyszłe pokolenia gwiazd i układów planetarnych materią organiczną.

Znaczenie bogactwa molekularnego w głębokim kosmosie

• Benzen (C₆H₆): Stabilny pierścień atomów węgla, który służy jako podstawowy budulec dla bardziej złożonych związków aromatycznych.
• Acetylen (C₂H₂) i poliacetyleny: Cząsteczki te są wysoce reaktywne i niezbędne do wzrostu większych łańcuchów węglowych w kosmosie.
• Rodnik metylowy (CH₃): Krytyczna cząsteczka pośrednia, która ułatwia przejście od prostych atomów węgla do złożonych węglowodorów.
• Ziarna węglowe i lody: Te materiały w stanie stałym działają jak powierzchnie, na których mogą zachodzić reakcje chemiczne, osłonięte przed najsilniejszym promieniowaniem.

Implikacje tego badania wykraczają daleko poza klasyfikację pojedynczej galaktyki. Wykazując zdolność Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do mapowania zasobów organicznych ukrytego jądra, badanie to otwiera nową erę w astrobiologii i astrochemii. Naukowcy mogą teraz zacząć badać, czy „fabryki” chemiczne znalezione w IRAS 07251–0248 są standardową cechą wczesnego wszechświata, w którym jasne, zapylone galaktyki były znacznie powszechniejsze niż obecnie.

Patrząc w przyszłość, zespół badawczy planuje rozszerzyć swoje obserwacje na szerszą próbę galaktyk jasnych w podczerwieni. Pomoże to ustalić, czy duża obfitość cząsteczek organicznych jest powszechną cechą przesłoniętych jąder, czy unikalną właściwością IRAS 07251–0248. W miarę jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba kontynuuje swoją misję, każda nowa obserwacja spektroskopowa przybliża nas do zrozumienia cyklu życia węgla i rzeczywistego rozpowszechnienia budulców życia w całym kosmosie.