Aromas del mediodía cósmico: cómo los HAP sobreviven en el infierno de un cuásar doble

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La época del mediodía cósmico es el tiempo en que el Universo vivía una juventud turbulenta. Tres mil millones de años después del Big Bang, las galaxias parían estrellas a un ritmo frenético, y en sus centros crecían agujeros negros supermasivos. En aquella época convulsa surgían sistemas binarios como J0749+2255: dos galaxias fusionándose en una, cada una con su monstruo central. Gracias a los trabajos de Edwin Hubble y Georges Lemaître, sabemos que la luz de este par viajó hacia nosotros más de 10 mil millones de años, atravesando un espacio en expansión. Y entonces, apuntando al lejano sistema con el espectrógrafo infrarrojo MIRI, a bordo del JWST, los astrónomos olfatearon algo sorprendente: el aroma de moléculas orgánicas.

Estas moléculas —hidrocarburos aromáticos policíclicos, o HAP— son auténticos perfumes cósmicos. Imagina un frasco de perfume complejo: tiene notas de fondo persistentes, como los grandes anillos de carbono, y notas de salida volátiles: las cadenas alifáticas unidas a los anillos. Al igual que los HAP, consisten en un esqueleto de carbono erizado de «pelusillas» de hidrógeno. Cuando los agujeros negros y las estrellas jóvenes los irradian con luz ultravioleta, las moléculas empiezan a brillar en el infrarrojo, revelando su composición. Mediante espectroscopía, el instrumento MIRI descompuso esa luz, y los científicos, usando el código PAHFIT, identificaron dos bandas características: a 3.3 y 3.4 micrómetros. La primera corresponde a enlaces aromáticos carbono-hidrógeno; la segunda, a los alifáticos. Se esperaba que cerca de los núcleos, donde la radiación es especialmente intensa, las colas alifáticas fueran destruidas, como un aroma delicado en una llama. Pero la realidad resultó ser diferente.

La fracción alifática —la proporción de carbono en los grupos laterales— alcanzó el 14% en uno de los puntos más brillantes del núcleo. A modo de comparación, en la famosa galaxia «explosiva» M82 ese valor es solo del 8.4%. Podría pensarse que cuanto más lejos del centro, más seguro para las frágiles moléculas, pero los datos mostraron la tendencia contraria: en las regiones externas la fracción media es menor y oscila entre cero y el 15%. Más aún, la emisión de los HAP perfiló estructuras misteriosas, parecidas a colas de marea y brazos espirales, invisibles en las imágenes del Hubble. Así, los perfumes cósmicos revelaron el dibujo oculto de la danza de galaxias en fusión, como tinta invisible en el mapa del astrofísico.

Este hallazgo socava la creencia establecida de que los HAP pequeños no pueden sobrevivir cerca de núcleos activos. O bien el poder destructivo de la radiación ultravioleta y las ondas de choque está sobrevalorado, o existen mecanismos desconocidos que restauran las moléculas inmediatamente después de romperse los enlaces. Como si un perfume recuperara milagrosamente su aroma tras haber sido quemado. Para la cosmología, esto significa que las redes químicas en las simulaciones de evolución galáctica necesitan revisarse, y los HAP se convierten en una potente herramienta de diagnóstico de fusiones. En el futuro, el James Webb y el gigante terrestre ELT permitirán realizar una «tomografía aromática» detallada de estos sistemas, separando la contribución de las guarderías estelares y los agujeros negros. Estamos en el umbral de una era en que el olor de las galaxias nos contará cómo se ensamblan los mundos a partir del polvo cósmico.