La química del universo no ocurre solo en laboratorios o en regiones tranquilas de formación estelar. También se desarrolla en algunos de los entornos más extremos que se conocen: los núcleos de galaxias profundamente ocultos por polvo y gas. En esos lugares, la radiación, las partículas energéticas y la materia interestelar interactúan en condiciones que resultan difíciles de reproducir o incluso de observar desde la Tierra.
En ese contexto, un equipo internacional de investigadores ha analizado con el telescopio espacial James Webb el núcleo de una galaxia especialmente oscura y compacta. El trabajo, basado en espectros infrarrojos de alta precisión, examina con detalle la composición química del material que rodea su región central. El estudio describe la presencia de múltiples moléculas y partículas ricas en carbono en un entorno extremadamente denso, lo que ofrece nuevas pistas sobre cómo se transforma la materia orgánica en los núcleos galácticos más ocultos del universo.
Un núcleo galáctico oculto bajo polvo y gas
El objeto estudiado es IRAS 07251−0248, una galaxia ultraluminosa en infrarrojo situada relativamente cerca en términos cosmológicos. Este tipo de galaxias emiten enormes cantidades de energía en el rango infrarrojo porque su región central está envuelta en densas nubes de polvo. Esa cobertura impide observar directamente lo que ocurre en su interior con telescopios ópticos.
Sin embargo, el telescopio espacial James Webb puede detectar radiación infrarroja que atraviesa esas capas de polvo, permitiendo estudiar el interior de estos núcleos galácticos ocultos. En este caso, los investigadores utilizaron datos espectroscópicos obtenidos con los instrumentos NIRSpec y MIRI, que cubren longitudes de onda entre aproximadamente 3 y 28 micrómetros. Ese rango permite identificar las llamadas “huellas espectrales” de diferentes moléculas, ya que cada compuesto absorbe o emite luz en bandas muy específicas.
El espectro obtenido revela numerosas bandas de absorción producidas por moléculas presentes en el gas y también por partículas sólidas presentes en el polvo. El artículo científico señala que “las bandas de absorción molecular en fase gaseosa típicamente encontradas en galaxias son fuertes y se detectan claramente en IRAS 07251−0248” . Esto indica que el núcleo de esta galaxia contiene grandes cantidades de material molecular en condiciones físicas particulares.
La huella química de los hidrocarburos en el espacio
El análisis espectroscópico permitió identificar varias moléculas ricas en carbono presentes en el gas interestelar del núcleo galáctico. Entre ellas aparecen compuestos relativamente simples como el metano y el acetileno, junto con cadenas de carbono más largas y estructuras aromáticas como el benceno.
En términos químicos, todos estos compuestos pertenecen a la familia de los hidrocarburos, moléculas formadas por átomos de carbono e hidrógeno. En el medio interestelar estas sustancias desempeñan un papel importante porque participan en reacciones que pueden conducir a moléculas orgánicas más complejas.
Los investigadores destacan que “los hidrocarburos desempeñan un papel clave en la química del medio interestelar”. Sin embargo, hasta ahora era difícil determinar con precisión cómo se enriquecen estos compuestos en entornos extragalácticos.
Las observaciones del Webb revelaron que en esta galaxia existen numerosas bandas moleculares en absorción, lo que permitió estimar tanto la cantidad de cada molécula como la temperatura del gas que las contiene. Los modelos indican que ese gas molecular presenta temperaturas de entre unos 150 y 250 kelvin, lo que corresponde a varios cientos de grados bajo cero pero sigue siendo relativamente cálido en términos astronómicos.
Además, todas estas moléculas parecen formar parte de un flujo de gas que se desplaza a unos 160 kilómetros por segundo, lo que sugiere que el material está siendo expulsado desde la región central del núcleo galáctico.
Un exceso inesperado de moléculas orgánicas
Uno de los resultados más llamativos del estudio es la abundancia de estas moléculas. Los datos indican que la concentración de hidrocarburos es mucho mayor de lo que predicen los modelos químicos habituales.
Según el artículo científico, “la abundancia inesperadamente alta de estas moléculas indica una química de hidrocarburos extremadamente rica” . Esta constatación plantea un problema para los modelos existentes, ya que los mecanismos químicos conocidos no parecen suficientes para explicar las cantidades observadas.
Los investigadores exploraron varias posibles explicaciones. Una posibilidad era que el gas estuviera sometido a temperaturas mucho más altas, lo que podría favorecer ciertas reacciones químicas. Sin embargo, los modelos muestran que las temperaturas medidas en el núcleo galáctico no son lo bastante elevadas para producir por sí solas esa abundancia de moléculas.
Otra hipótesis consideraba la evaporación de hielos interestelares que contienen compuestos orgánicos. En muchas regiones de formación estelar, el calentamiento de los granos de polvo libera moléculas atrapadas en capas de hielo. Pero en este caso, las proporciones observadas entre diferentes compuestos tampoco encajan con ese escenario.
Los autores también analizaron si el fenómeno podría deberse a una escasez de oxígeno, lo que favorecería la formación de moléculas ricas en carbono. Aunque esta posibilidad puede contribuir parcialmente al proceso, tampoco explica completamente la química detectada.
La clave: la fragmentación del polvo rico en carbono
La explicación más plausible apunta a un proceso físico diferente: la destrucción parcial de partículas de polvo ricas en carbono y de hidrocarburos aromáticos policíclicos presentes en el medio interestelar.
Estas partículas, conocidas como granos carbonosos, constituyen una parte importante del polvo cósmico. Están formadas por estructuras complejas de carbono y pueden fragmentarse cuando son bombardeadas por radiación o por partículas de alta energía.
El artículo concluye que “la explicación más plausible es la erosión y fragmentación de granos carbonosos y de hidrocarburos aromáticos policíclicos” . Cuando estas partículas se rompen, liberan pequeños fragmentos moleculares al gas circundante, incluyendo cadenas de carbono y moléculas orgánicas simples.
Ese proceso podría explicar el exceso de hidrocarburos detectado por el telescopio Webb. Los fragmentos liberados actuarían como materia prima para nuevas reacciones químicas en el gas caliente del núcleo galáctico.
Los datos también sugieren que los rayos cósmicos podrían desempeñar un papel importante en este proceso. Estas partículas energéticas pueden atravesar regiones muy densas de gas y polvo y depositar energía suficiente para erosionar los granos de carbono.
Núcleos galácticos como laboratorios químicos extremos
Las observaciones de IRAS 07251−0248 sugieren que algunos núcleos galácticos profundamente ocultos pueden convertirse en entornos extraordinariamente activos desde el punto de vista químico. La combinación de polvo, radiación y partículas energéticas crea condiciones en las que la materia rica en carbono se transforma de forma continua.
En este sentido, el estudio plantea que este objeto podría ser un ejemplo extremo de un fenómeno más general. Los autores señalan que estos resultados “sugieren que IRAS 07251−0248 podría no ser único, sino representar un ejemplo extremo de la química rica en hidrocarburos que prevalece en núcleos galácticos profundamente oscurecidos” .
Si esta interpretación es correcta, muchos núcleos galácticos ocultos podrían funcionar como auténticas fábricas cósmicas de moléculas orgánicas. En ellos, el polvo rico en carbono se fragmentaría continuamente, alimentando una compleja red de reacciones químicas.
El telescopio James Webb está permitiendo explorar por primera vez estos entornos con suficiente sensibilidad y resolución espectral. Gracias a ello, los astrónomos pueden estudiar cómo se forman y evolucionan los compuestos orgánicos en regiones del universo que hasta hace muy poco permanecían completamente ocultas.
Referencias
- García-Bernete, I., Pereira-Santaella, M., González-Alfonso, E. et al. Abundant hydrocarbons in a buried galactic nucleus with signs of carbonaceous grain and polycyclic aromatic hydrocarbon processing. Nat Astron (2026). https://doi.org/10.1038/s41550-025-02750-0.
