Pequenas moléculas de poeira conhecidas como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) estão entre as moléculas orgânicas mais difundidas no universo e importantes ferramentas astronômicas. Por exemplo, eles são considerados blocos de construção fundamentais de compostos prebióticos, que podem ter desempenhado um papel fundamental na origem da vida. As moléculas de PAH produzem bandas de emissão extremamente brilhantes na região do infravermelho quando são iluminadas por estrelas, permitindo que os astrônomos não apenas rastreiem a atividade de formação de estrelas, mas também as usem como barômetros sensíveis das condições físicas locais.

Esta nova análise, liderada pelo Dr. Ismael García-Bernete do Departamento de Física da Universidade de Oxford, usou os instrumentos de ponta do JWST para caracterizar, pela primeira vez, as propriedades do PAH na região nuclear de três galáxias ativas luminosas. O estudo foi baseado em dados espectroscópicos do MIRI do JWST, que mede especificamente a luz na faixa de comprimento de onda de 5 a 28 mícrons. Os pesquisadores então compararam as observações com as previsões teóricas para essas moléculas.

Surpreendentemente, os resultados anularam os de estudos anteriores que previam que as moléculas de PAH seriam destruídas nas proximidades do buraco negro no centro de uma galáxia ativa. Em vez disso, a análise revelou que as moléculas de PAH podem realmente sobreviver nesta região, mesmo onde fótons muito energéticos poderiam separá-los. Uma razão potencial poderia ser que as moléculas são protegidas por grandes quantidades de gás molecular na região nuclear.

No entanto, mesmo onde as moléculas de PAH sobreviveram, os resultados mostraram que os buracos negros supermassivos no coração das galáxias tiveram um impacto significativo em suas propriedades. Em particular, a proporção de moléculas maiores e neutras tornou-se maior, indicando que moléculas de PAH mais frágeis, pequenas e carregadas, podem ter sido destruídas. Isso traz sérias limitações ao uso dessas moléculas de PAH para investigar a rapidez com que uma galáxia ativa cria novas estrelas.

"Esta pesquisa é de grande interesse para a comunidade astronômica mais ampla, particularmente aqueles focados na formação de planetas e estrelas nas galáxias mais distantes e fracas", disse García-Bernete. “É incrível pensar que podemos observar moléculas de PAH na região nuclear de uma galáxia e o próximo passo é analisar uma amostra maior de galáxias ativas com propriedades diferentes. Isso nos permitirá entender melhor como as moléculas de PAH sobrevivem e quais são suas propriedades específicas na região nuclear. Esse conhecimento é fundamental para usar os PAHs como uma ferramenta precisa para caracterizar a quantidade de formação de estrelas nas galáxias e, portanto, como as galáxias evoluem ao longo do tempo.'

O estudo foi publicado na revista Astronomy and Astrophysics .

Os modelos de PAH foram desenvolvidos pelo grupo de pesquisa do professor Dimitra Rigopoulou , em um esforço conjunto com o grupo de Físico-Química da Universidade de Oxford. O trabalho foi financiado pelo Fell Fund da Universidade de Oxford.