Une image du nuage moléculaire Taurus, à environ 450 années-lumière de la Terre. De nombreuses molécules à chaîne carbonée ont été détectées vers des nuages sombres comme ceux-ci, mais les astronomes ont cherché HC11N sans succès. Ils spéculent que des chaînes aussi larges se transforment préférentiellement en anneaux de carbone. Crédit :ESO; Sondage du ciel numérisé ; Davide De Martin
Le milieu interstellaire de la Voie lactée contient 5 à 10 % de la masse totale de la galaxie (à l'exclusion de sa matière noire) et se compose principalement d'hydrogène gazeux. Il y a aussi des contributions faibles mais importantes d'autres gaz, comprenant des molécules carbonées à la fois simples, comme le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone, et complexe comme l'éthylène, benzène, propynal, méthanol et autres alcools, et les cyanures. Il existe même de très grosses molécules comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques et les buckyballs avec cinquante atomes de carbone ou plus. Certaines espèces comme les cyanures ont des abondances relatives similaires à celles observées dans les comètes de notre système solaire, suggérant que la chimie locale du carbone n'est pas unique.
Les astronomes pensent que des molécules interstellaires complexes sont probablement produites sur des grains de poussière, bien que certaines molécules puissent être produites en phase gazeuse. Environ un pour cent en masse du matériau interstellaire, ces minuscules grains sont composés principalement de silicates et fournissent aux molécules de gaz des surfaces sur lesquelles réagir avec d'autres molécules. Les molécules à chaîne carbonée sont particulièrement intéressantes car elles sont considérées comme le point de départ d'une fraction importante des produits chimiques complexes connus dans le milieu interstellaire. On soupçonne même que les espèces à chaîne carbonée sont une étape clé dans la formation des hydrocarbures aromatiques polycycliques. La chimie moléculaire des chaînes carbonées donne ainsi un aperçu d'un vaste sous-ensemble de la chimie interstellaire.
Une famille de chaînes carbonées particulièrement bien étudiée est celle des cyanopolyynes :molécules linéaires de la forme HCnN, où n =3, 5, 7, 9, etc. Ils ont été observés en grande abondance vers les étoiles plus anciennes et dans les nuages sombres et froids. La présence du plus gros cyanopolyyne connu, HC11N, cependant, est en litige. Il aurait été détecté en 1982 vers un nuage sombre en Taureau, mais cette détection n'a pas été confirmée. Les astronomes du CfA Ryan Loomis et Brett McGuire et leurs collègues ont utilisé le télescope Green Bank pour rechercher dans la région du Taureau HC11N dans six de ses transitions de longueur d'onde radio caractéristiques, y compris les deux dans lesquels il a été signalé pour la première fois, mais sans succès.
Les astronomes soutiennent que la détection précédente était une erreur, et ils offrent une explication pour l'absence par ailleurs curieuse des espèces n=11. Des expériences en laboratoire ont montré que lorsque les molécules à chaîne carbonée deviennent plus longues qu'environ n =9, elles commencent à s'enrouler sur elles-mêmes et se transforment de préférence en molécules à cycle carboné, qui sont plus stables. Un processus similaire pourrait se produire dans le milieu interstellaire, siphonner le HC11N pour former des espèces cycliques. La non détection de HC11N suggère donc l'importance de cette voie chimique dans la production de molécules cycliques, bien que les auteurs notent que d'autres observations et expériences en laboratoire sont nécessaires pour confirmer le modèle.