Un groupe de recherche international dirigé par un boursier postdoctoral du département d'astronomie de l'Université de Virginie a identifié une riche chimie organique dans de jeunes disques entourant 50 étoiles nouvellement formées.

S'appuyant sur les observations du télescope Atacama Large Millimeter/submillimeter Array au Chili - connu sous le nom d'ALMA - les résultats offrent aux astronomes une meilleure compréhension des mécanismes responsables de la formation de molécules organiques dans l'espace, à l'aube de la formation des planètes.

La variété des molécules organiques identifiées soulève également une question importante pour les astronomes :quelle est la fréquence du patrimoine chimique de ces disques ? Puisque les disques autour des jeunes étoiles sont connus pour être les sites de la future formation des planètes, comprendre leur potentiel prébiotique est essentiel. Les résultats du Star and Planet Formation Laboratory du RIKEN Cluster for Pioneering Research du Japon ont été publiés le 23 mars par l'American Astronomical Society dans le Journal d'astrophysique .

"Cette recherche va nous aider à tester nos connaissances actuelles sur l'évolution chimique en cours dans les disques des étoiles nouvellement formées, " dit Yao-Lun Yang, auteur principal de l'article et chercheur postdoctoral Origins avec la Virginia Initiative on Cosmic Origins, basé au département d'astronomie de l'UVA. Yang était membre de la Japan Society for the Promotion of Science à RIKEN, un institut national de recherche scientifique au Japon lorsqu'il a commencé à travailler sur le projet avec d'autres chercheurs affiliés à RIKEN, l'Université de Tokyo, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble, et d'autres établissements.

"Nous avons étudié la composition chimique du matériau à partir duquel ces disques et planètes protoplanétaires se développent, et ce que nous avons trouvé assez intéressant, c'est la gamme de molécules complexes que nous avons observées, " a déclaré Yang. " Même là où nous avons observé un large éventail de quantités totales de molécules organiques spécifiques, nous avons toujours trouvé un schéma chimique similaire parmi les différentes régions que nous avons étudiées."

Étudier le nuage moléculaire de Persée

Les étoiles se forment à partir des nuages ​​interstellaires, qui se composent de gaz et de poussière, par contraction gravitationnelle. Ces jeunes étoiles sont entourées de disques, qui ont le potentiel d'évoluer en systèmes planétaires. L'identification de la composition chimique initiale de ces disques en formation peut offrir des indices sur les origines de planètes comme la Terre, dit Yang.

La recherche basée sur RIKEN s'est concentrée sur 50 sources intégrées dans le nuage moléculaire Persée, qui contient de jeunes protoétoiles avec des disques protoplanétaires se formant autour d'elles. Même avec la puissance du télescope ALMA, il a fallu plus de trois ans, au cours de plusieurs projets, pour compléter le sondage. En observant l'émission émise par les molécules à des fréquences spécifiques, l'équipe a étudié la quantité de méthanol, acétonitrile, formiate de méthyle, éther diméthylique, et des matières organiques plus grandes - une étude sans précédent de molécules organiques "complexes" au sein d'un large échantillon de jeunes étoiles de type solaire.

Selon l'enquête, 58% des sources contenaient de grosses molécules organiques, tandis que 42% des sources n'en montraient aucun signe. Étonnamment, la quantité totale d'une molécule donnée mesurée a montré une grande variété, plus de 100 fois la différence, même pour des étoiles aussi similaires. Certaines sources se sont révélées riches en molécules organiques, même s'ils avaient relativement peu de matière entourant la protoétoile. D'autres présentaient peu de propriétés biologiques, malgré une grande quantité de matière entourant la protoétoile. Néanmoins, les quantités relatives étaient remarquablement similaires.

Le fait que certains systèmes aient sensiblement plus ou moins de contenu organique total suggère que l'histoire évolutive de l'environnement local peut avoir un impact critique sur la composition moléculaire des systèmes planétaires résultants. Alors que les schémas chimiques entre les systèmes semblent être relativement similaires, certains disques peuvent "chancer" avec plus de richesse organique que d'autres.

Espérons que ces questions trouveront une réponse à l'avenir grâce à des efforts pour suivre le réservoir organique au fil du temps en élargissant les enquêtes à des systèmes encore plus jeunes ou beaucoup plus anciens, dit Yang.