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El hallazgo, liderado por el Instituto de Astrofísica de Canarias, apunta a que la erosión de los granos de polvo puede liberar moléculas reactivas que intervienen en la formación de compuestos orgánicos más complejos.
© IAC
Un equipo internacional liderado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha logrado la primera detección confirmada del radical metilo (CH₃) en el entorno de una estrella evolucionada rica en carbono. La molécula se ha identificado en SMP LMC 011, una estrella moribunda situada en la Gran Nube de Magallanes, mediante observaciones del telescopio espacial James Webb (JWST).
El descubrimiento, publicado en The Astrophysical Journal Letters, aporta nuevas pistas sobre los mecanismos químicos que permiten construir moléculas de carbono en el espacio y sobre el papel que desempeña el polvo cósmico en ese proceso.
El radical metilo está formado por un átomo de carbono y tres de hidrógeno. Su electrón desapareado lo convierte en una especie química extremadamente reactiva, capaz de combinarse con numerosas moléculas. Esta característica también explica que tenga una vida muy corta y resulte especialmente difícil de detectar.
Además, debido a su estructura simétrica, no emite señal en el rango de radio utilizado habitualmente para identificar moléculas interestelares. Su detección requiere observar una vibración específica en el infrarrojo medio, una región que la atmósfera terrestre bloquea.
Para identificarlo, el equipo utilizó el instrumento MIRI, instalado a bordo del James Webb. Las observaciones permitieron no solo confirmar la presencia de CH₃, sino también medir su abundancia, que resultó muy superior a la que predicen los modelos químicos convencionales.
La explicación habitual contempla que la radiación ultravioleta de la estrella rompe moléculas más sencillas, como el metano, y genera cantidades limitadas de radical metilo. Sin embargo, los niveles detectados apuntan a una fuente adicional: los propios granos de polvo ricos en carbono.
En torno a estas estrellas, el carbono y el hidrógeno pueden condensarse en un material desordenado similar al hollín, conocido como carbono amorfo hidrogenado (HAC). Los investigadores plantean que la radiación ultravioleta de la estrella central y/o las ondas de choque erosionan estos granos y liberan radicales metilo directamente al gas que los rodea.
El resultado introduce una nueva perspectiva sobre la relación entre el polvo cósmico y la química en fase gaseosa. Hasta ahora, la explicación habitual consideraba que determinadas moléculas complejas de carbono, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), se formaban en el gas y posteriormente quedaban incorporadas a los granos de polvo. El estudio apunta a que el proceso también puede producirse en sentido inverso: el polvo puede descomponerse y devolver al gas moléculas reactivas que alimentan nuevas reacciones.
La estrella SMP LMC 011 presenta, además, una abundancia excepcional de benceno (C₆H₆), el anillo aromático más sencillo y una estructura básica de los PAH. Según la interpretación del equipo, los radicales metilo pueden reaccionar con el benceno y sus derivados, dando lugar a compuestos progresivamente más complejos, como el tolueno y el etilbenceno.
Los investigadores buscaron también etano (C₂H₆), que podría formarse si los radicales metilo reaccionaran entre sí, pero no encontraron evidencias de su presencia. Este resultado respalda la hipótesis de que el CH₃ participa preferentemente en reacciones de crecimiento molecular que contribuyen a la formación de estructuras aromáticas mayores.
“El radical metilo es una de las moléculas más reactivas y de vida más corta que podemos buscar en el espacio, y apenas deja una huella que los telescopios puedan ver”, explica Jialu Li, investigadora postdoctoral del IAC y responsable del estudio. “Detectarlo directamente y poder medir realmente cuánto hay, solo ha sido posible gracias a la extraordinaria sensibilidad del JWST”, añade.
Por su parte, Domingo Aníbal García-Hernández, investigador del IAC y coautor del trabajo, señala: “La cantidad de metilo que medimos es demasiado alta para explicarla con la fotoquímica habitual en fase gaseosa”.
“La explicación más probable es que los granos de polvo de carbono estén siendo erosionados por la luz ultravioleta y/o por ondas de choque, devolviendo esta molécula al gas; de manera que el polvo no solo crece, sino que también puede descomponerse y alimentar la química”, subraya.
Arturo Manchado, investigador del IAC/CSIC y también coautor, destaca el alcance del hallazgo: “Las estrellas evolucionadas como esta se encuentran entre las principales fábricas de polvo de carbono y moléculas orgánicas complejas del Universo, la materia prima de futuras estrellas, planetas y, quizá, la vida”.
“Nuestro resultado identifica el radical metilo como una pieza clave de ese proceso, y nos dice que los modelos químicos actuales deben actualizarse para incluir estas reacciones”, concluye.
La investigación forma parte del proyecto internacional JWST Proto-PAH Project, en el que participan equipos del IAC, Canadá, Estados Unidos y Europa. Su objetivo es estudiar cómo las moléculas de carbono más pequeñas evolucionan hasta formar estructuras aromáticas de mayor tamaño.
Fuente: Artículo: J. Li, D. A. García-Hernández, A. Manchado, et al. “The JWST Proto-PAH Project: Detection of the methyl radical CH₃ in the highly evolved C-rich object SMP LMC 011”. The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/aea794
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