Un estudio internacional liderado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) presenta la primera detección segura del radical metilo (CH₃) en el entorno de una estrella evolucionada rica en carbono, un hallazgo realizado con el telescopio espacial James Webb (JWST) en SMP LMC 011, una estrella moribunda de la Gran Nube de Magallanes.
Los resultados, publicados en The Astrophysical Journal Letters, apuntan a una vía inesperada para construir las moléculas de carbono que siembran el Universo de material orgánico y obligan a actualizar los modelos químicos actuales.
Por qué es tan difícil de detectar
El radical metilo, CH₃, es uno de los ladrillos más simples e importantes de la química del carbono: un átomo de carbono, tres de hidrógeno y un electrón desapareado que lo hace extremadamente reactivo y efímero. Además, es casi invisible para la mayoría de los telescopios porque, debido a su forma simétrica, no emite señal en radio y solo puede identificarse mediante una vibración concreta en el infrarrojo medio, una longitud de onda que la atmósfera terrestre bloquea.
Detectarlo directamente requería un observatorio espacial tan sensible como el JWST, que con su instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) no solo confirmó la presencia de CH₃, sino que permitió medir su abundancia.
Un exceso de metilo que apunta al polvo cósmico
Los niveles de metilo hallados son notablemente superiores a los previstos por la química habitual, en la que la luz ultravioleta rompe moléculas como el metano para producir cantidades modestas de CH₃. Este exceso sugiere un mecanismo adicional: la erosión de granos de polvo de carbono amorfo hidrogenado (HAC) por fotones ultravioleta y/o ondas de choque, que liberaría radicales metilo directamente al gas circundante.
Del polvo al gas: una nueva ruta hacia moléculas complejas
El hallazgo invierte la imagen tradicional de la relación entre polvo y grandes moléculas de carbono (los hidrocarburos aromáticos policíclicos, o PAHs). Mientras lo habitual es pensar que los PAHs se forman en el gas y luego quedan atrapados en los granos, este resultado sugiere que también puede ocurrir lo contrario: los granos se erosionan y devuelven al gas moléculas pequeñas y reactivas como el CH₃, que actúan como piezas básicas para ensamblar nuevas moléculas aromáticas.
La estrella estudiada es, además, excepcionalmente rica en benceno (C₆H₆), el anillo aromático más simple. Los abundantes radicales metilo pueden unirse al benceno y, mediante adiciones sucesivas, transformarlo en tolueno, etilbenceno y aromáticos alquil-sustituidos cada vez mayores, aumentando la complejidad molecular.
Una segunda pista respalda esta interpretación: el equipo buscó etano (C₂H₆), que se formaría si el metilo reaccionara consigo mismo, y no lo encontró, lo que indica que el CH₃ se canaliza hacia reacciones de crecimiento en lugar de quedar en un callejón sin salida.
“El polvo no solo crece, también se descompone y alimenta la química”
“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 líder del estudio. “Detectarlo directamente y poder medir realmente cuánto hay solo ha sido posible gracias a la extraordinaria sensibilidad del JWST”, añade.
“La cantidad de metilo que medimos es demasiado alta para explicarla con la fotoquímica habitual en fase gaseosa”, señala Domingo Aníbal García-Hernández, investigador del IAC y coautor. “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 coautor, recuerda que “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”, destaca.
El estudio forma parte del proyecto internacional JWST Proto-PAH Project, que reúne a equipos del IAC, Canadá, Estados Unidos y Europa para rastrear cómo las moléculas de carbono más pequeñas crecen hasta formar las grandes estructuras aromáticas que impregnan el cosmos.
