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La chimie prébiotique peut débuter dès la naissance de l'étoile

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Des molécules complexes, organiques pour certaines, ont été repérées au sein d'une concentration de gaz, L1544, qui devrait évoluer par effondrement en une protoétoile du même type que le Soleil. La richesse des ingrédients détectés par le radiotélescope de 30 m de l'Iram suggère que la chimie prébiotique peut être initiée avant même la formation des étoiles.

L1544 se situe dans la région la plus brillante (à gauche) de cette partie du nuage moléculaire du Taureau, distante de 450 années-lumière, observée ici dans l’infrarouge moyen avec le télescope spatial Herschel © Esa, Herschel, Spire

Situé dans la région du nuage moléculaire du Taureau (TMC, Taurus Molecular Cloud) à environ 450 années-lumière de la Terre, L1544 est considéré comme un prototype de cœur préstellaire. Cette concentration est supposée être une étape précoce, précédant l'effondrement gravitationnel qui conduit à la formation d'une protoétoile du même type que notre Soleil. Un relevé spectral a été effectué avec le télescope de 30 mètres de diamètre de l'Iram, dans le cadre du « Large Program » ASAI (voir Astrochemical Surveys at IRAM) et a révélé un grand nombre de molécules complexes, comprenant des espèces organiques ou COM (Complex Organic Molecules) oxygénées (rapplelons que les molécules organiques sont composées d'une chaîne d'atomes de carbone).

Les espèces monoxyde de tricarbone (C3O), méthanol (CH3OH), éthanal (ou acétaldéhyde, CH3CHO), acide formique (HCOOH), cétène (H2CCO) et propyne (CH3CCH) ont été détectées avec des abondances entre 5 x 10-11 et 5 x 10-9. Afin d'expliquer celles de méthanol, Charlotte Vastel et son équipe pensent que les glaces dans lesquelles se forme le méthanol subissent une photo-désorption non thermique dans la couche externe où peuvent pénétrer les photons FUV (Far Ultraviolet, ultraviolet lointain). La présence de molécules organiques complexes (les COM) pourrait ainsi être expliquée, tout comme celle de l'eau, elle aussi issue de la photo-désorption non thermique. Les modèles de chimie semblent confirmer que la désorption de petites quantités de méthanol et d'éthylène (C2H4) pourrait suffire pour expliquer ces observations.

Exemple de spectre acquis entre 81 et 89 GHz révélant un grand nombre d’espèces avec quelques COM (Complex Organic Molecules). Ce graphique montre la richesse d’une partie du spectre obtenu entre 81 et 89 GHz, avec l’identification des raies les plus fortes. © CNRS, C. Vastel et al., 2015

La chimie prébiotique initiée dès les première étapes de la formation stellaire

Encore plus récemment, un profil complexe a été détecté à environ 101 GHz. Les auteurs l'ont suspecté d'être la structure hyperfine du radical cyanométhyle (CH2CN). Suite à des calculs spectroscopiques, les cosmochimistes ont montré la première détection de la structure fine et hyperfine des formes ortho et para de cette espèce dans le cœur encore très froid de L1544.

Ces observations ASAI publiées dans la revue Astronomy & Astrophysics (A&A) révèlent un contenu organique très riche à l'intérieur de L1544. Bien qu'il soit très difficile de prédire tous les processus chimiques permettant de synthétiser ces molécules complexes au cours de la formation d'une protoétoile de type solaire, il est tentant de prédire, au vu de la richesse exceptionnelle de ce relevé non biaisé, que la chimie prébiotique est initiée dans les premières étapes de formation stellaire.

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