Chamaeleon 1 est l’une des régions les plus sombres et les plus froides que nous ayons mesurées Université de Copenhague – Faculté des sciences
Le télescope spatial James Webb – le télescope le plus précis jamais construit – a été décisif pour découvrir les formes congelées d’une longue série de molécules, telles que le dioxyde de carbone, l’ammoniac, le méthane, le méthanol et des molécules encore plus complexes, figées sous forme de glace à la surface de petits grains de poussière.
Les grains de poussière grossissent lorsqu’ils font partie des disques de gaz et de poussière qui se forment autour des jeunes étoiles. Cela signifie que les chercheurs pourraient étudier de nombreuses molécules entrant dans la formation de nouvelles exoplanètes.
Des chercheurs de l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague ont combiné les découvertes de JWST avec les données d’Atacama Large Millimeter Array (ALMA), faisant des observations dans d’autres longueurs d’onde que JWST et des chercheurs de l’Université d’Aarhus ont contribué aux investigations nécessaires en laboratoire.
“Avec l’application des observations, par exemple d’ALMA, il nous est possible d’observer directement les grains de poussière eux-mêmes, et il est également possible de voir les mêmes molécules que dans le gaz observé dans la glace” Lars Kristensen, professeur associé à l’Université Niels Bohr Institute (NBI), explique.
“L’utilisation de l’ensemble de données combiné nous donne un aperçu unique des interactions complexes entre le gaz, la glace et la poussière dans les zones où se forment les étoiles et les planètes”, selon Jes Jørgensen, professeur au NBI.
“De cette façon, nous pouvons cartographier l’emplacement des molécules dans la zone avant et après qu’elles aient été gelées sur les grains de poussière et nous pouvons suivre leur chemin du nuage moléculaire froid aux systèmes planétaires émergents autour des jeunes étoiles”.
La teneur en glace du nuage moléculaire a été une découverte décisive
Les glaces ont été détectées et mesurées en étudiant comment la lumière des étoiles au-delà du nuage moléculaire était absorbée par des molécules de glace à des longueurs d’onde infrarouges spécifiques visibles par Webb.
Ce processus laisse derrière lui des empreintes chimiques appelées spectres d’absorption qui peuvent être comparées aux données de laboratoire pour identifier les glaces présentes dans le nuage moléculaire.
Dans cette étude, l’équipe a ciblé des glaces enfouies dans une région particulièrement froide, dense et difficile à étudier du nuage moléculaire Chamaeleon I, une région à environ 600 années-lumière de la Terre qui est actuellement en train de former des dizaines de jeunes étoiles.
Parallèlement à la formation d’étoiles vient la formation de planètes et la perspective des chercheurs de la collaboration IceAge est essentiellement d’identifier le rôle que joue la glace dans la collecte des molécules nécessaires à la formation de la vie.
“Cette étude confirme que les grains de poussière interstellaires sont des catalyseurs de la formation de molécules complexes dans le gaz très diffus de ces nuages, ce que nous voyons également en laboratoire”, explique Sergio Ioppolo, professeur associé à l’université d’Aarhus, qui contribue avec certains les expériences en laboratoire qui ont été comparées aux observations.
La sensibilité de JWST était une condition préalable absolument nécessaire à la découverte
“Nous n’aurions tout simplement pas pu observer ces glaces sans Webb”, a expliqué Klaus Pontoppidan, scientifique du projet JWST au Space Telescope Science Institute de Baltimore, aux États-Unis, qui a participé à cette recherche.
“Les glaces apparaissent comme des creux sur un continuum de lumière stellaire en arrière-plan. Dans les régions aussi froides et denses, une grande partie de la lumière de l’étoile d’arrière-plan est bloquée et la sensibilité exquise de Webb était nécessaire pour détecter la lumière des étoiles et donc identifier les glaces dans le nuage moléculaire.
L’équipe IceAge a déjà prévu d’autres observations avec Webb et d’autres télescopes.
“Ces observations ainsi que d’autres études en laboratoire nous diront quel mélange de glaces – et donc quels éléments – peuvent éventuellement être livrés à la surface des exoplanètes terrestres ou incorporés dans les atmosphères de planètes géantes de gaz ou de glace.
» conclut Melissa McClure, astronome à l’Observatoire de Leiden et responsable du programme d’observation.
Un inventaire JWST de la période glaciaire des glaces de nuages moléculaires densesAstronomie naturelle
Astrobiologie, Astrochimie
