Cienciaes.com : Anneaux aromatiques dans le Cosmos. Nous avons parlé avec José Cernicharo.

Bien que ni les êtres humains ni leurs machines n’aient jamais quitté le système solaire, l’humanité a appris à interpréter les signaux qui proviennent du cosmos et à extraire, grâce à l’extraordinaire pouvoir de la science, des informations sur ce qui existe bien au-delà de ce que son esprit pourrait atteindre. La lumière est générée dans les atomes, une lumière comprise dans un sens large qui comprend bien plus que ce que nos yeux peuvent capter et que nous avons appelé « rayonnement électromagnétique ».

Il est logique de penser que, si les atomes sont les principaux acteurs de ce rayonnement, leur signature doit y être inscrite, signature que nous avons appris à lire au point de les identifier, même si ces atomes ou les molécules qu’ils forment sont de nombreuses années loin de la lumière. Ainsi, en collectant le rayonnement qui nous parvient des confins du Cosmos et en l’analysant avec le plus grand soin, des scientifiques comme notre invité d’aujourd’hui, José Cernicharo Quintanilla, ont réussi à identifier les atomes et les molécules qui existent dans les endroits les plus reculés du milieu interstellaire. .

Les molécules détectées dans l’espace, dont certaines sont inconnues sur Terre, vivent généralement dans des nuages ​​​​moléculaires disséminés dans toute la galaxie. Ces nuages ​​sont d’immenses agglomérations de gaz et de poussières qui s’étendent sur de vastes régions de l’espace entre les étoiles. Des grains de poussière se forment avec les produits expulsés par les étoiles mourantes et, avec les grandes étendues de gaz qui existent dans ces nuages, au fil du temps, de nouveaux soleils, planètes et toute la cohorte de corps plus petits qui les accompagnent naissent.

La molécule d’hydrogène, formée de deux atomes de cet élément, est la plus abondante dans les nuages ​​interstellaires. Il est naturel que ce soit le cas puisque l’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant dans l’Univers. A côté se trouvent des molécules d’hélium, un autre des premiers composants de l’Univers primitif, et dans une bien moindre mesure, un grand nombre de molécules qui regroupent très peu d’atomes, comme le monoxyde de carbone (CO), le méthanol, l’éthanol, l’hydrogène. cyanure. , acide formique, etc.

Les nuages ​​moléculaires ont des densités très faibles, entre 10 000 et 100 000 particules par centimètre cube, bien inférieures aux milliards de particules qui existent habituellement dans un cm3 ici sur Terre. Malgré tout, leur taille est si grande que, observés à distance, ils offrent une quantité de matière suffisante pour étudier le rayonnement électromagnétique qui nous parvient. À mesure que chaque molécule émet et absorbe certaines fréquences de lumière, les chercheurs « ajustent » ces fréquences et les utilisent comme codes-barres pour identifier l’atome ou la molécule à laquelle elles appartiennent.

Les molécules ne sont pas des entités statiques, elles effectuent généralement une série de mouvements qui marquent également le rayonnement électromagnétique, qu’il soit émis ou absorbé. Parmi eux se trouve le mouvement de rotation autour de leurs axes, appelé rotation moléculaire ; le mouvement de déplacement des noyaux, appelé vibration, ou le mouvement des électrons qui sautent d’une orbitale à une autre avec pour conséquence l’émission ou l’absorption de lumière d’une fréquence spécifique, etc.

De cette façon, connaissant les traces que laisse chaque propriété physique dans le rayonnement qui nous parvient, nous pouvons identifier non seulement de petites molécules mais aussi d’autres de taille beaucoup plus grande.

Récemment, José Cernicharo, chercheur à l’Institut de Physique Fondamentale du SCCIen collaboration avec Christine Joblin, de l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie de l’Université de Toulouse, en France, ont écrit dans la revue Science une perspective sur la détection dans l’environnement interstellaire d’une curieuse molécule appelée Benzonitrile, réalisée par une équipe de Des chercheurs américains et russes dirigés par Brett McGuire de l’observatoire national de radioastronomie de Charlottesville, aux États-Unis.

Le benzonitrile est une molécule organique fascinante qui aide à lier chimiquement des molécules simples à base de carbone et des molécules beaucoup plus grosses et plus massives connues sous le nom d’hydrocarbures aromatiques polycycliques. Avec le benzonitrile, on compte déjà plus de 200 molécules détectées dans l’espace interstellaire, dont certaines, comme le benzène, ont été découvertes par José Cernicharo au cours des plus de 30 années qu’il a consacrées à la recherche dans ce domaine de connaissance.

L’étude de leur composition et des propriétés chimiques des molécules organiques interstellaires est essentielle pour comprendre la complexité moléculaire des disques protoplanétaires qui entourent les jeunes étoiles, commente Cernicharo dans son point de vue publié dans Science. Les travaux de McGuire et de ses collaborateurs montrent de nouvelles pistes d’étude qui donneront de bons résultats grâce aux nouveaux instruments d’observation qui sont en cours de lancement, tels que le « Square Kilometer Array SKA » et le « James Webb Space Telescope » :

Référence.

Christine Joblin et José Cernicharo. Détection des éléments constitutifs des aromatiques.
Science, 12 janvier 2018 Vol 359 Is 6372.

McGuire et coll. Détection de la molécule aromatique benzonitrile (c-C6H5CN) dans le milieu interstellaire Sciences, 12 janvier 2018