Sur cette vue d’artiste figurent les molécules détectées par Alma au sein d’un noyau moléculaire chaud du Grand Nuage de Magellan. Ce noyau est le tout premier objet de ce type découvert à l’extérieur de la Voie Lactée. Sa composition chimique diffère notablement de celle qui caractérise les semblables objets découverts dans notre galaxie. Cette image a été constituée à partir des sources suivantes : ESO/M. Kornmesser ; Nasa, ESA, S. Beckwith (STScI) et l’équipe de l’HUDF ; Nasa/ESA et l’équipe en charge des archives d’Hubble (AURA/STScI)/HEI. © ESO, FRIS, Tohoku University

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La chimie de l'univers pourrait être bien plus diversifiée qu'envisagé

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Le monde des exoplanètes est surprenant par sa diversité. Il défie en effet les modèles bâtis sur la mécanique céleste. La chimie prébiotique pourrait être tout aussi diverse dans le monde des galaxies, questionnant ainsi la fréquence de l'apparition de la vie dans l'univers. C'est ce que suggère une étude de la chimie d'un cocon moléculaire situé autour d'une jeune étoile, dans la galaxie du Grand Nuage de Magellan.

Les exobiologistes ne se contentent pas de chercher des traces de vie ailleurs dans la Voie lactée ou d'y chercher des informations précieuses pour comprendre comment la vie a pu apparaître dans le Système solaire. Leur ambition est plus vaste : ils cherchent également à déterminer la place du vivant à l'échelle des galaxies. Des astrophysiciens transposent donc les programmes d'étude des disques protoplanétaires et des nuages moléculaires où naissent les étoiles dans la banlieue proche de notre galaxie.

Un bon exemple de cette stratégie peut se trouver dans un article récemment publié sur arXiv par une équipe de chercheurs japonais. Ces derniers ont utilisé l'observatoire Alma, au Chili, pour faire de la cosmochimie dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie spirale perturbée bien connue située à seulement environ 160.000 années-lumière de la Voie lactée. De cette façon, ils ont fait la découverte d'un nuage moléculaire entourant ce qui, au niveau de résolution actuel, semble être une étoile cataloguée sous le nom de ST11 (il se pourrait qu'elle se révèle être en réalité un amas d'étoiles proches ou un système d'étoiles multiples quand la résolution des images augmentera).

Ce nuage ressemblait d'abord à un de ces cocons moléculaires chauds connus de la Voie lactée. Toutefois, les méthodes spectroscopiques basées sur la mécanique quantique décrivant les rotations et les vibrations des molécules ont montré que ça n'était pas vraiment le cas, à la surprise des astrophysiciens... Leur excitation est d'autant plus grande qu'il s'agit de la toute première détection d'un noyau moléculaire chaud extragalactique !

Sur cette image composite figurent les observations du tout premier noyau moléculaire chaud détecté par Alma à l’extérieur de la Voie lactée (à gauche), ainsi qu’une vue de cette région du ciel en lumière infrarouge (à droite). Plus précisément, sur les figures de gauche, sont visibles les distributions de raies moléculaires émises par un noyau moléculaire chaud du Grand Nuage de Magellan et détectées par Alma. À titre d’exemples figurent les émissions de la poussière (Dust, en anglais sur l'image), du dioxyde de soufre (Sulfur Dioxide), du monoxyde d’azote (Nitric Oxide) et du formaldéhyde (Formaldehyde). La figure de droite est une vue infrarouge de la région de la formation stellaire environnante (obtenue à partir de données acquises par le télescope spatial Spitzer de la Nasa). © T. Shimonishi, Tohoku University, Alma (ESO/NAOJ/NRAO)

Quelle chimie prébiotique en dehors de la Voie lactée ?

Ce cocon est étonnant de par sa composition chimique. Celle-ci diffère en effet, par certains côtés, de celle qui est la norme parmi les cocons moléculaires de notre galaxie. Si Alma a permis de mettre en évidence les signatures chimiques de molécules connues comme le dioxyde de soufre (SO2), le monoxyde d'azote (NO) et le formaldéhyde, divers composés organiques, tel le méthanol (CH3OH), sont présents en quantités particulièrement faibles en comparaison de celles mesurées dans la Voie lactée. Or, ces molécules organiques pourraient avoir joué un rôle important dans la chimie prébiotique à l'origine de la vie sur Terre.

Il se pourrait donc que l'évolution chimique de notre galaxie ne soit pas représentative de celles des autres galaxies et que nous soyons dans une partie de l'univers observable plus favorable à l'émergence de systèmes vivants. Ainsi, pour l'un des astrophysiciens japonais à l'origine de cette découverte, Takashi Shimonishi : « Les observations suggèrent que la matière à partir de laquelle se forment étoiles et planètes présente des compositions moléculaires bien plus diversifiées qu'envisagé ».

Comment expliquer cette différence, au moins dans le cas du Grand Nuage de Magellan (il se pourrait que ce soit en fait lui qui soit atypique dans le royaume des galaxies) ? Peut-être par le fait qu'il contient moins d'éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium (comme le carbone, l'oxygène et l'azote) que n'en contient notre Voie lactée.

Nous ne sommes toutefois qu'au début de cette cosmochimie comparée des galaxies au niveau des molécules organiques et il est bien trop tôt pour aboutir à des conclusions fermes. Les observations doivent se poursuivre.

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