25.01.2023 - Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik

Le télescope spatial dévoile le côté obscur de la chimie de la glace pré-stellaire

Le caméléon I cache une multitude de molécules gelées.

La découverte de diverses glaces dans les régions les plus sombres et les plus froides d'un nuage moléculaire mesuré à ce jour a été annoncée par une équipe internationale d'astronomes utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA/ESA/CSA. Ce résultat permet aux astronomes d'examiner les molécules glacées simples qui seront incorporées aux futures exoplanètes, tout en ouvrant une nouvelle fenêtre sur l'origine de molécules plus complexes qui constituent la première étape de la création des éléments constitutifs de la vie.

Si l'on veut construire une planète habitable, les glaces sont un ingrédient essentiel car elles sont les principaux vecteurs de plusieurs éléments légers clés - à savoir le carbone, l'hydrogène, l'oxygène, l'azote et le soufre (désignés collectivement par CHONS). Ces éléments sont des ingrédients importants des atmosphères planétaires et de molécules comme les sucres, les alcools et les acides aminés simples. Dans notre système solaire, on pense qu'ils ont été apportés à la surface de la Terre par des impacts de comètes ou d'astéroïdes glacés. En outre, les astronomes pensent que ces glaces étaient très probablement déjà présentes dans le nuage sombre de poussière et de gaz froid qui s'est finalement effondré pour former le système solaire. Dans ces régions de l'espace, les grains de poussière glacée offrent un cadre unique pour la rencontre des atomes et des molécules, ce qui peut déclencher des réactions chimiques à l'origine de substances très courantes comme l'eau. Des études détaillées en laboratoire ont en outre montré que certaines molécules prébiotiques simples peuvent se former dans ces conditions glaciales.

Une équipe internationale d'astronomes utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA/ESA/CSA vient de dresser un inventaire détaillé des glaces les plus profondes et les plus froides mesurées à ce jour dans un nuage moléculaire. L'équipe a ciblé les glaces enfouies dans une région particulièrement froide, dense et difficile à étudier du nuage moléculaire Chameleon I, une région située à environ 600 années-lumière de la Terre qui est actuellement en train de former des dizaines de jeunes étoiles.

En plus des glaces simples comme l'eau, l'équipe a pu identifier des formes congelées d'un large éventail de molécules, allant du dioxyde de carbone, de l'ammoniac et du méthane à la molécule organique complexe qu'est le méthanol. Il s'agit du recensement le plus complet à ce jour des ingrédients glacés disponibles pour fabriquer les futures générations d'étoiles et de planètes, avant qu'ils ne soient chauffés pendant la formation des jeunes étoiles. Ces grains glacés augmentent en taille à mesure qu'ils sont canalisés dans les disques protoplanétaires de gaz et de poussière autour de ces jeunes étoiles, ce qui permet essentiellement aux astronomes d'étudier toutes les molécules glacées potentielles qui seront incorporées dans les futures exoplanètes.

"Nos résultats donnent un aperçu de l'étape initiale, de chimie noire, de la formation de la glace sur les grains de poussière interstellaire qui deviendront des galets de quelques centimètres à partir desquels les planètes se formeront dans les disques", a déclaré Melissa McClure, astronome à l'Observatoire de Leyde, qui est la chercheuse principale du programme d'observation et l'auteur principal de l'article décrivant ce résultat.

Ces observations ont été réalisées avec trois instruments sur le JWST, dont le MIRI, développé conjointement par la NASA, l'ESA et un consortium européen. Le groupe de Leyde, dont fait partie le professeur Ewine van Dishoeck, a également mesuré des spectres de glace en laboratoire pour les comparer aux données d'observation, ce qui a permis d'identifier les différentes espèces de glace. "La qualité et la sensibilité de ces premières données du JWST dépassent nos attentes : nous sommes en mesure d'observer des sources mille fois moins lumineuses que ce qui était possible auparavant. Nous détectons même la version 13-C de la glace deCO2 ", souligne le professeur van Dishoeck, qui est également membre de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE).

Cette recherche s'inscrit dans le cadre du projet Ice Age, l'un des 13 programmes "Early Release Science" de Webb. Ces observations sont conçues pour mettre en valeur les capacités d'observation de Webb et permettre à la communauté astronomique d'apprendre comment tirer le meilleur parti de ses instruments. L'équipe de l'âge de glace a déjà planifié d'autres observations, et espère retracer le parcours des glaces depuis leur formation jusqu'à l'assemblage des comètes glacées.

"Il est extrêmement excitant de révéler la composition des manteaux glacés de poussière dans les régions sombres et denses des nuages interstellaires", ajoute le professeur Paola Caselli, directeur du Centre d'études astrochimiques du MPE, qui a également participé à l'étude. "Ces régions sont les précurseurs de systèmes stellaires comme le nôtre et au moins une partie de ces glaces, y compris les molécules organiques complexes qui sont les précurseurs des espèces prébiotiques, seront livrées aux futurs systèmes planétaires". Enfin, grâce au JWST et aux travaux sur IceAge, nous pouvons comparer quantitativement les observations de la glace interstellaire avec nos modèles chimiques détaillés des grains de gaz. La chimie de surface est la moins bien comprise, ces données sont donc précieuses". conclut M. Caselli.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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