Les nuages moléculaires interstellaires sont considérés comme les berceaux des systèmes planétaires. Une équipe de recherche internationale, avec la participation du Center for Space and Habitability (CSH) de l'Université de Berne et du Pôle de recherche national (PRN) PlanetS, a découvert, à l'aide du télescope spatial James-Webb, la glace la plus profonde et la plus froide jamais détectée dans un tel nuage moléculaire. Cette découverte permet à l'astronomie d'obtenir de nouvelles [...].
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Les molécules gelées ont joué un rôle central dans l'apparition de la vie sur Terre. Outre les impacts de comètes et d'astéroïdes glacés, la théorie la plus répandue veut que notre planète ait puisé les composants élémentaires de la vie dans la glace de l'immense nuage moléculaire interstellaire qui a donné naissance à la Terre et au reste du système solaire.
Dans une nouvelle étude, une équipe de recherche internationale, avec la participation de l'Université de Berne et du Pôle de recherche national (PRN) PlanetS, a découvert de la glace plus profondément que jamais auparavant dans un tel nuage moléculaire. En même temps, avec une température d'environ moins 263 degrés Celsius (ou environ dix degrés au-dessus du zéro absolu), il s'agit de la glace la plus froide jamais mesurée. Les résultats ont été publiés dans la revue spécialisée Nature Astronomy publié.
"C'est la première fois que des chercheurs ont été en mesure d'étudier la composition de ce que l'on appelle les glaces préstellaires près du centre d'un nuage moléculaire", explique Melissa McClure, astronome à l'Observatoire de Leiden et auteur principal de l'étude. "En plus des types de glace plutôt simples comme l'eau, le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, l'ammoniac et le méthane, nous avons pu identifier quelques autres composés, dont la glace de méthanol organique plus complexe".
Les mesures effectuées par l'équipe à l'aide du télescope spatial James Webb de la NASA, de l'ESA et de l'Agence spatiale canadienne (CSA) donnent à la communauté scientifique un aperçu sans précédent de la richesse des composés glacés qui se trouvent à l'intérieur des nuages moléculaires interstellaires - et qui peuvent ensuite être incorporés dans les étoiles et les planètes qui en sont issues.
"Nous reconnaissons les différentes molécules de glace grâce à leur spectre d'absorption. Elles laissent cette empreinte chimique dans la lumière de l'étoile d'arrière-plan qui traverse le nuage pour atteindre le télescope", explique Maria Drozdovskaya, co-auteur de l'étude et chercheuse au PRN PlanetS et à l'Université de Berne. Elle fait partie de l'équipe du projet Team Ice Age, composée de 50 experts en astrochimie, astrophysique de laboratoire, formation d'étoiles et milieu interstellaire de 10 pays (voir aussi l'encadré).
Dans cette étude, l'équipe s'est concentrée sur le nuage moléculaire "Chameleon I", situé à plus de 500 années-lumière de la Terre, dans lequel des dizaines de jeunes étoiles sont actuellement en formation. Elles se trouvent près du centre, dans une région particulièrement froide et dense, donc difficile à étudier. "Seuls les spectrographes infrarouges de haute précision (NIRSpec et MIRI) du Webb, capables de détecter et de décomposer avec précision le rayonnement de ces longueurs d'onde, ont permis de réaliser ces mesures", explique l'astronome.
Mais les mesures n'ont pas seulement donné à l'équipe de recherche des aperçus sans précédent, elles l'ont aussi confrontée à de nouvelles énigmes. "Nous avons pu mesurer non seulement la présence de ces substances, mais aussi l'abondance de certains éléments contenus dans les composés glacés", explique Drozdovskaya. Ces éléments sont le carbone, l'hydrogène, l'oxygène, l'azote et le soufre, que l'équipe regroupe (d'après leur nom anglais) sous le terme CHONS. "Ces éléments sont des composants importants des molécules prébiotiques comme les acides aminés simples - et donc, pour ainsi dire, des ingrédients de la vie", explique Drozdovskaya. Pourtant, l'équipe a trouvé moins de ces éléments par rapport à la densité du nuage. Cela suggère que ces éléments ne se trouvent pas exclusivement dans les composants glacés des nuages moléculaires, mais qu'ils pourraient aussi se cacher ailleurs.
"Le fait qu'il nous 'manque' une partie du budget de CHONS pourrait signifier que CHONS est par exemple enfermé dans des particules de poussière rocheuse", explique Melissa McClure. "Cela pourrait permettre une plus grande diversité dans la composition des planètes telluriques". L'identification par l'équipe de molécules organiques complexes, comme le méthanol et peut-être l'éthanol, suggère également que les nombreux systèmes stellaires et planétaires qui se développent dans ce nuage particulier adoptent les molécules du nuage moléculaire dans un état chimique assez avancé.
"Cela pourrait signifier que la présence de molécules prébiotiques dans les systèmes planétaires est un résultat courant de la formation stellaire et pas seulement une caractéristique unique de notre système solaire", conclut McClure.
Early Release Science Télescope spatial James-Webb
Le télescope spatial James Webb (JWST), également connu sous le nom de "Webb", est le plus grand et le plus puissant télescope jamais lancé dans l'espace. Après Hubble, Webb est le prochain grand observatoire de la recherche spatiale, qui devrait permettre de faire des découvertes révolutionnaires dans tous les domaines de l'astronomie. Il permettra de repousser les limites de la connaissance de notre système solaire, de découvrir les premières galaxies de l'univers et la formation des étoiles et des planètes, et de rechercher des exoplanètes sur lesquelles la vie est possible. Webb est un projet commun des agences spatiales nord-américaine (NASA), européenne (ESA) et canadienne (CSA).
La Suisse fait partie du consortium européen financé au niveau national qui a développé, avec les Etats-Unis, l'un des quatre instruments scientifiques du JWST : le Mid Infrared Instrument (MIRI).Le projet Ice Age est l'un des 13 programmes "Early Release Science" de Webb. Ces observations ont pour but de présenter les capacités d'observation de Webb et de montrer à la communauté astronomique comment tirer le meilleur parti de ses instruments.
23.01.2023