Vue d'artiste du gaz et de la poussière dans le disque protoplanétaire entourant la jeune étoile. L'encart montre le gaz moléculaire ciblé par les observations MAPS, composé d'une « soupe » de molécules simples et complexes à proximité de planètes encore en formation. Crédit :M.Weiss/Center for Astrophysics/Harvard & ; Smithsonian
L'analyse d'empreintes digitales uniques dans la lumière émise par la matière entourant les jeunes étoiles a révélé des « réservoirs importants » de grosses molécules organiques nécessaires pour former la base de la vie, disent les chercheurs.
Dr John Ilee, Chercheur à l'Université de Leeds qui a dirigé l'étude, dit que les résultats suggèrent que les conditions chimiques de base qui ont abouti à la vie sur Terre pourraient exister plus largement à travers la Galaxie.
Les grosses molécules organiques ont été identifiées dans des disques protoplanétaires entourant des étoiles nouvellement formées. Un disque similaire aurait autrefois entouré le jeune Soleil, formant les planètes qui composent maintenant notre système solaire. La présence des molécules est importante car ce sont des « tremplins » entre des molécules à base de carbone plus simples telles que le monoxyde de carbone, trouvé en abondance dans l'espace, et des molécules plus complexes qui sont nécessaires pour créer et maintenir la vie.
Les détails de l'étude sont publiés aujourd'hui et apparaîtront dans le Série de suppléments de revues astrophysiques . Il s'agit de l'un des 20 articles faisant état d'une enquête internationale majeure sur la chimie de la formation des planètes.
La Dre Catherine Walsh de l'École de physique et d'astronomie était l'une des cinq co-IP menant l'enquête. Appelé le programme « Molécules avec ALMA à l'échelle planétaire » (ou MAPS), il a utilisé les données recueillies par le radiotélescope Atacama Large Millimeter/submillimetre Array (ou ALMA) au Chili.
Dr Ilee et son équipe, composé d'astrophysiciens de 16 universités à travers le monde, axé sur l'étude de l'existence, l'emplacement et l'abondance des molécules précurseurs nécessaires à la formation de la vie.
Il a déclaré:"Ces grandes molécules organiques complexes se trouvent dans divers environnements à travers l'espace. Des études de laboratoire et théoriques ont suggéré que ces molécules sont les" ingrédients bruts "pour construire des molécules qui sont des composants essentiels de la chimie biologique sur Terre, créer des sucres, acides aminés et même les composants de l'acide ribonucléique (ARN) dans les bonnes conditions.
"Toutefois, de nombreux environnements dans lesquels nous trouvons ces molécules organiques complexes sont assez éloignés de l'endroit et du moment où nous pensons que les planètes se forment. Nous voulions en savoir plus sur où exactement, et combien de, ces molécules étaient présentes dans les lieux de naissance des planètes, les disques protoplanétaires."
ALMA :observer la chimie au plus profond de l'espace
L'enquête a été rendue possible grâce aux progrès réalisés dans la capacité du télescope ALMA à détecter des signaux très faibles provenant des molécules dans les régions les plus froides de l'espace.
Chez ALMA, un réseau de plus de 60 antennes est combiné afin que l'observatoire puisse détecter le signal de ces molécules. Chaque molécule émet de la lumière à des longueurs d'onde distinctement différentes produisant une « empreinte digitale » spectrale unique. Ces empreintes digitales permettent aux scientifiques d'identifier la présence des molécules et d'étudier leurs propriétés.
Quatre des disques protoplanétaires – GM Aur, AS 209, HD 163296 & MWC 480 – observé dans le cadre du projet MAPS. La rangée supérieure montre l'émission de grosses poussières (de taille millimétrique) dans les disques. La rangée du bas montre une image composite en trois couleurs de l'émission des grosses molécules organiques HC3N (rouge), CH3CN (vert) et c-C3H2 (bleu) dans chaque disque. Les cercles en pointillés d'un rayon de 50 unités astronomiques indiquent l'échelle de la région de formation des comètes dans notre propre système solaire. Crédit :Dr J.D.Ilee/Université de Leeds
Le Dr Walsh a expliqué :« La puissance d'ALMA nous a permis pour la première fois de mesurer la distribution et la composition de la matière qui construit activement des planètes autour de jeunes étoiles proches. Le télescope est suffisamment puissant pour le faire, même pour les grandes molécules complexes qui sont des précurseurs. pour la vie."
L'équipe de recherche recherchait trois molécules :le cyanoacétylène (HC3N), acétonitrile (CH3CN), et cyclopropénylidène ( c -C3H2) – dans cinq disques protoplanétaires, connu sous le nom de IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 et MWC 480. Les disques protoplanétaires se situent entre 300 et 500 années-lumière de la Terre. Tous les disques montrent des signatures de la formation de planètes en cours qui se produisent en leur sein.
Les disques protoplanétaires "nourrissent" de jeunes planètes
Le disque protoplanétaire qui entoure une jeune planète la "nourrira" de matière au fur et à mesure de sa formation.
Par exemple, on pense que la jeune Terre a été ensemencée de matière via des impacts d'astéroïdes et de comètes qui s'étaient formés dans le disque protoplanétaire autour du Soleil. Mais les scientifiques ne savaient pas si tous les disques protoplanétaires contenaient des réservoirs de molécules organiques complexes capables de créer des molécules biologiquement significatives.
Cette étude commence à répondre à cette question. Il a trouvé les molécules dans quatre des cinq disques observés. En outre, l'abondance des molécules était supérieure à ce que les scientifiques avaient prévu.
Le Dr Ilee a déclaré :« ALMA nous a permis de rechercher ces molécules dans les régions les plus internes de ces disques, sur des échelles de taille similaires à notre système solaire, pour la première fois. Notre analyse montre que les molécules sont principalement situées dans ces régions internes avec des abondances entre 10 et 100 fois plus élevées que ce que les modèles avaient prédit."
Surtout, les régions du disque dans lesquelles se trouvaient les molécules sont également celles où se forment les astéroïdes et les comètes. Le Dr Ilee dit qu'il est possible qu'un processus semblable à celui qui a pu aider à initier la vie sur Terre puisse également se produire dans ces disques, où le bombardement par les astéroïdes et les comètes transfère les grosses molécules organiques vers les planètes nouvellement formées.
Le Dr Walsh a ajouté :« Le résultat clé de ce travail montre que les mêmes ingrédients nécessaires à l'ensemencement de la vie sur notre planète se trouvent également autour d'autres étoiles. Il est possible que les molécules nécessaires au démarrage de la vie sur les planètes soient facilement disponibles. dans tous les environnements de formation de planètes."
L'une des prochaines questions que les chercheurs souhaitent étudier est de savoir si des molécules encore plus complexes existent dans les disques protoplanétaires.
Le Dr Ilee a ajouté :« Si nous trouvons des molécules comme celles-ci en si grande abondance, notre compréhension actuelle de la chimie interstellaire suggère que des molécules encore plus complexes devraient également être observables. »
"Nous espérons utiliser ALMA pour rechercher les prochains tremplins de complexité chimique dans ces disques. Si nous les détectons, alors nous serons encore plus près de comprendre comment les ingrédients bruts de la vie peuvent être assemblés autour d'autres étoiles."
