Il n'y en a que six: le radon, l'hélium, le néon, le krypton, le xénon et les premières molécules découvertes dans l'espace - l'argon. Alors, où une équipe d'astronomes utilisant l'observatoire spatial Herschel de l'ESA a-t-elle fait sa découverte plutôt inhabituelle? Essayez Messier 1… La nébuleuse du «crabe»!
Dans une étude dirigée par le professeur Mike Barlow (Département de physique et d'astronomie de l'UCL), une équipe de recherche de l'UCL prenait des mesures des régions de gaz froid et de poussière de ce fameux vestige de supernova à la lumière infrarouge lorsqu'elles sont tombées sur la signature chimique des ions hydrogène d'argon. En observant dans des longueurs d'onde de lumière plus longues que celles détectables par l'œil humain, les scientifiques ont donné foi aux théories actuelles sur la façon dont l'argon se produit naturellement.
«Nous faisions une étude de la poussière dans plusieurs restes brillants de supernova en utilisant Herschel, dont l'un était la nébuleuse du crabe. Découvrir des ions d'hydrure d'argon ici était inattendu parce que vous ne vous attendez pas à ce qu'un atome comme l'argon, un gaz noble, forme des molécules, et vous ne vous attendriez pas à les trouver dans l'environnement hostile d'un reste de supernova », a déclaré Barlow.
Quand il s'agit d'une étoile, elles sont chaudes et enflamment le spectre visible. Les objets froids comme la poussière nébulaire sont mieux vus dans l'infrarouge, mais il n'y a qu'un seul problème - l'atmosphère terrestre interfère avec la détection de cette extrémité du spectre électromagnétique. Même si nous pouvons voir des nébuleuses à la lumière visible, ce qui montre est le produit de gaz chauds et excités, pas des régions froides et poussiéreuses. Ces régions invisibles sont la spécialité des instruments SPIRE de Herschel. Ils cartographient la poussière dans l'infrarouge lointain avec leurs observations spectroscopiques. Dans ce cas, les chercheurs ont été quelque peu stupéfaits lorsqu'ils ont trouvé des données très inhabituelles qui nécessitaient du temps pour bien comprendre.
"Regarder les spectres infrarouges est utile car il nous donne les signatures des molécules, en particulier leurs signatures de rotation", a déclaré Barlow. «Lorsque vous avez, par exemple, deux atomes réunis, ils tournent autour de leur centre de masse commun. La vitesse à laquelle ils peuvent tourner sort à des fréquences très précises et quantifiées, que nous pouvons détecter sous forme de lumière infrarouge avec notre télescope. »
Selon le communiqué de presse, des éléments peuvent exister sous différentes formes appelées isotopes. Ceux-ci ont différents nombres de neutrons dans les noyaux atomiques. En ce qui concerne les propriétés, les isotopes peuvent être quelque peu similaires les uns aux autres, mais ils ont des masses différentes. Pour cette raison, la vitesse de rotation dépend des isotopes présents dans une molécule. "La lumière provenant de certaines régions de la nébuleuse du crabe a montré des pics d'intensité extrêmement forts et inexpliqués autour de 618 gigahertz et 1235 GHz." En comparant les données des propriétés connues de différentes molécules, l'équipe scientifique est arrivée à la conclusion que l'émission mystère était le produit de la rotation d'ions moléculaires d'hydrure d'argon. De plus, il pourrait être isolé. Le seul isotope d'argon qui pouvait tourner comme ça était l'argon-36! Il semblerait que l'énergie libérée par l'étoile à neutrons centrale dans la nébuleuse du crabe ait ionisé l'argon, qui s'est ensuite combiné avec des molécules d'hydrogène pour former l'ion moléculaire ArH +.
Le professeur Bruce Swinyard (Département de physique et d'astronomie de l'UCL et laboratoire Rutherford Appleton), membre de l'équipe, a ajouté: «Notre découverte était inattendue d'une autre manière - car normalement, lorsque vous trouvez une nouvelle molécule dans l'espace, sa signature est faible et vous doivent travailler dur pour le trouver. Dans ce cas, il vient de sortir de notre spectre. »
Cette instance d'argon-36 dans un reste de supernova est-elle naturelle? Tu paries. Même si la découverte a été la première du genre, ce n'est sans doute pas la dernière fois qu'elle sera détectée. Les astronomes peuvent désormais solidifier leurs théories sur la formation de l'argon. Les prédictions actuelles permettent à l'argon-36 et à l'absence d'argon-40 de faire également partie de la structure de la supernova. Cependant, ici sur Terre, l'argon-40 est un isotope dominant, qui est créé par la désintégration radioactive du potassium dans les roches.
La recherche sur les gaz nobles continuera d'être une priorité pour les scientifiques de l'UCL. Comme une coïncidence étonnante, l'argon, avec d'autres gaz nobles, a été découvert à l'UCL par William Ramsay à la fin du 19ème siècle! Je me demande ce qu'il aurait pensé s'il avait su jusqu'où ces découvertes nous mèneraient?
Source de l'histoire originale: Communiqué de presse de l'University College London (UCL)
