Crédit d'image: NRAO
Une équipe de scientifiques utilisant le télescope Robert C. Byrd Green Bank (GBT) de la National Science Foundation a découvert deux nouvelles molécules dans un nuage interstellaire près du centre de la galaxie de la Voie lactée. Cette découverte est la première détection par GBT de nouvelles molécules et aide déjà les astronomes à mieux comprendre les processus complexes par lesquels les grosses molécules se forment dans l’espace.
Le propénal molécule à 8 atomes et le propanal molécule à 10 atomes ont été détectés dans un grand nuage de gaz et de poussière à environ 26000 années-lumière dans une zone connue sous le nom de Sagittaire B2. Ces nuages, souvent à plusieurs années-lumière, sont la matière première à partir de laquelle se forment de nouvelles étoiles.
"Bien que très raréfiés par rapport aux normes de la Terre, ces nuages interstellaires sont le siège de réactions chimiques complexes qui se produisent sur des centaines de milliers ou des millions d'années", a déclaré Jan M. Hollis du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Md. " Au fil du temps, des molécules de plus en plus complexes peuvent se former dans ces nuages. À l'heure actuelle, cependant, il n'existe aucune théorie acceptée concernant la formation des molécules interstellaires contenant plus de 5 atomes. »
Jusqu'à présent, environ 130 molécules différentes ont été découvertes dans les nuages interstellaires. La plupart de ces molécules contiennent un petit nombre d'atomes et seules quelques molécules de huit atomes ou plus ont été trouvées dans les nuages interstellaires. Chaque fois qu'une nouvelle molécule est découverte, elle contribue à restreindre la chimie de la formation et la nature des grains de poussière interstellaires, qui seraient les sites de formation de la plupart des molécules interstellaires complexes.
Hollis a collaboré avec Anthony Remijan, également de la NASA Goddard; Frank J. Lovas de l'Institut national des normes et de la technologie de Gaithersburg, Md .; Harald Mollendal de l'Université d'Oslo, Norvège; et Philip R. Jewell de l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) à Green Bank, W.Va. Leurs résultats ont été acceptés pour publication dans les Astrophysical Journal Letters.
Dans l'expérience GBT, trois molécules d'aldéhyde ont été observées et semblent être liées par de simples réactions d'addition d'hydrogène, qui se produisent probablement à la surface des grains interstellaires. Un aldéhyde est une molécule qui contient le groupe aldéhyde (CHO): un atome de carbone lié individuellement à un atome d'hydrogène et double lié à un atome d'oxygène; la liaison restante sur ce même atome de carbone se lie au reste de la molécule.
En commençant par le propynal précédemment rapporté (HC2CHO), le propénal (CH2CHCHO) est formé en ajoutant deux atomes d'hydrogène. Par le même procédé, le propanal (CH3CH2CHO) est formé à partir du propénal.
Une fois que ces molécules se sont formées sur les grains de poussière interstellaires, elles peuvent être éjectées sous forme de gaz diffus. Si suffisamment de molécules s'accumulent dans le gaz, elles peuvent être détectées avec un radiotélescope. Lorsque les molécules tournent bout à bout, elles passent d'un état d'énergie de rotation à un autre, émettant des ondes radio à des fréquences précises. La «famille» de radiofréquences émises par une molécule particulière forme une «empreinte digitale» unique que les scientifiques peuvent utiliser pour identifier cette molécule. Les scientifiques ont identifié les deux nouveaux aldéhydes en détectant un certain nombre de fréquences d'émission radio dans ce que l'on appelle la région en bande K (18 à 26 GHz) du spectre électromagnétique.
"Les molécules interstellaires sont identifiées au moyen des fréquences qui sont uniques au spectre de rotation de chaque molécule", a déclaré Lovas. «Ceux-ci sont soit directement mesurés en laboratoire, soit calculés à partir des données mesurées. Dans ce cas, nous avons utilisé les fréquences spectrales calculées sur la base d'une analyse des données de la littérature. »
Les molécules complexes dans l'espace sont intéressantes pour de nombreuses raisons, y compris leur lien possible avec la formation de molécules biologiquement importantes sur la Terre primitive. Des molécules complexes pourraient s'être formées sur la Terre primitive, ou elles pourraient d'abord se former dans des nuages interstellaires et être transportées à la surface de la Terre.
Les molécules avec le groupe aldéhyde sont particulièrement intéressantes car plusieurs molécules biologiquement significatives, dont une famille de molécules de sucre, sont des aldéhydes.
"Le GBT peut être utilisé pour explorer pleinement la possibilité qu'une quantité importante de chimie prébiotique puisse se produire dans l'espace bien avant qu'elle ne se produise sur une planète nouvellement formée", a déclaré Remijan. «Les comètes se forment à partir de nuages interstellaires et bombardent sans cesse une planète nouvellement formée au début de son histoire. Les cratères sur notre Lune en témoignent. Ainsi, les comètes peuvent être les vecteurs de molécules organiques nécessaires au démarrage de la vie sur une nouvelle planète. »
Les expériences en laboratoire démontrent également que les réactions d'addition atomique - similaires à celles supposées se produire dans les nuages interstellaires - jouent un rôle dans la synthèse de molécules complexes en soumettant les glaces contenant des molécules plus simples telles que l'eau, le dioxyde de carbone et le méthanol à des doses de rayonnement ionisant. Ainsi, des expériences de laboratoire peuvent maintenant être conçues avec divers composants de la glace pour tenter la production des aldéhydes observés avec le GBT.
«La détection des deux nouveaux aldéhydes, qui sont liés par une voie chimique commune appelée addition d'hydrogène, démontre que l'évolution vers des espèces plus complexes se produit régulièrement dans les nuages interstellaires et qu'un mécanisme relativement simple peut construire de grosses molécules à partir de plus petites. Le GBT est désormais un instrument clé dans l'exploration de l'évolution chimique dans l'espace », a déclaré Hollis.
Le GBT est le plus grand radiotélescope entièrement orientable du monde; il est exploité par la NRAO.
«Le grand diamètre et la haute précision du GBT nous ont permis d'étudier de petits nuages interstellaires qui peuvent absorber le rayonnement d'une source lumineuse de fond. La sensibilité et la flexibilité du télescope nous ont donné un nouvel outil important pour l'étude des molécules interstellaires complexes », a déclaré Jewell.
L'Observatoire national de radioastronomie est un établissement de la National Science Foundation, exploité en vertu d'un accord de coopération par Associated Universities, Inc.
Source originale: Communiqué de presse de l'ORANO
