Das James-Webb-Weltraumteleskop hat eine außergewöhnliche Fülle organischer Moleküle im tief verborgenen Kern von IRAS 07251-0248 nachgewiesen, einer ultrahellen Infrarotgalaxie, wie heute in Nature Astronomy veröffentlichte Ergebnisse zeigen. Das Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Ismael García Bernete vom Zentrum für Astrobiologie in Spanien und Prof. Dimitra Rigopoulou von der Universität Oxford identifizierte Benzol, Methan, Acetylen, Diacetylen und Triacetylen in der zentralen Region der Galaxie. Am bedeutsamsten ist die allererste Entdeckung des Methylradikals außerhalb der Milchstraße, ein Meilenstein, der neue Wege zum Verständnis der organischen Chemie in extremen galaktischen Umgebungen eröffnet.
IRAS 07251-0248 zählt zu den infrarotleuchtstärksten Galaxien im lokalen Universum, wobei ihre zentrale Region unter dicken Schichten aus Gas und Staub begraben liegt, die den größten Teil der Strahlung ihres supermassereichen Schwarzen Lochs blockieren. Herkömmliche Teleskope können diesen dichten Schleier nicht durchdringen, doch die Infrarotfähigkeiten des JWST ermöglichten es dem Team, durch das verdunkelnde Material hindurchzublicken. Mithilfe spektroskopischer Beobachtungen über einen Wellenlängenbereich von 3 bis 28 Mikrometer kombinierten sie Daten der Instrumente NIRSpec und MIRI, um die chemischen Signaturen von Gasphasenmolekülen, Eis und Staubkörnern zu kartieren.
Die Konzentrationen kleiner organischer Moleküle im Galaxienkern übertrafen die Vorhersagen aktueller theoretischer Modelle bei Weitem. García Bernete erklärte, das Team habe eine unerwartete chemische Komplexität mit weit höheren Häufigkeiten als vorhergesagt gefunden. Die Forschung deutet auf kosmische Strahlung als treibende Kraft hinter dem molekularen Reichtum hin. Diese hochenergetischen Teilchen fragmentieren polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe und kohlenstoffreiche Staubkörner und setzen dabei kleine organische Moleküle in der Gasphase frei, in Mengen, die weder die Wärme des Schwarzen Lochs noch Turbulenzen im umgebenden Gas allein erklären könnten.
Der Nachweis von Benzol und dem Methylradikal hat besondere Bedeutung für die Astrobiologie. Rigopoulou betonte, dass kleine organische Moleküle eine entscheidende Rolle in der präbiotischen Chemie spielen könnten und einen wichtigen Schritt hin zu Aminosäuren und Nukleotiden darstellen, den grundlegenden Bausteinen des Lebens. Die Ergebnisse legen nahe, dass die für komplexe biologische Moleküle notwendigen chemischen Zutaten im Universum weitaus verbreiteter sein dürften als bisher angenommen, selbst in den rauen Umgebungen rund um aktive Galaxienkerne.
Die Studie stellt eine bedeutende Erweiterung der Beiträge des JWST zur Astrochemie dar. Indem sie zeigt, dass extreme galaktische Umgebungen reichhaltige organische Inventare beherbergen können, stellt die Forschung bestehende Modelle der Molekülbildung und -zerstörung in Galaxien infrage. Das Team plant, seine Beobachtungen auf weitere ultrahelle Infrarotgalaxien auszuweiten, um festzustellen, ob der organische Reichtum in IRAS 07251-0248 eine Anomalie oder ein gemeinsames Merkmal stark verdeckter Galaxienkerne ist.
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