Il s'agit d'une image grand champ du nuage moléculaire Taurus et du ciel environnant, pris de Charlottesville, VA le 2 janvier 2018. Le nuage moléculaire est l'obscurité, zone obscurcie en haut à gauche de l'image, où le gaz et la poussière bloquent la vue des étoiles derrière le nuage. A droite de l'image se trouve l'amas des Pléiades, et en bas à gauche se trouve l'étoile Aldebaran. L'image a été capturée à l'aide d'une caméra DLSR, objectif 50 mm, et un support de suivi de base. Un total d'environ 50 minutes d'expositions ont été ajoutées pour créer l'image finale. Crédit :Brett A. McGuire
Les astronomes avaient un mystère entre leurs mains. Peu importe où ils regardaient, de l'intérieur de la Voie lactée aux galaxies lointaines, ils ont observé une lueur déroutante de lumière infrarouge. Cette faible lumière cosmique, qui se présente comme une série de pointes dans le spectre infrarouge, n'avait pas de source facilement identifiable. Cela semblait sans rapport avec aucune caractéristique cosmique reconnaissable, comme des nuages interstellaires géants, régions de formation d'étoiles, ou des restes de supernova. C'était omniprésent et un peu déroutant.
Le coupable probable, les scientifiques ont finalement déduit, était l'émission infrarouge intrinsèque d'une classe de molécules organiques appelées hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), lequel, les scientifiques découvriront plus tard, sont étonnamment abondants; près de 10 pour cent de tout le carbone de l'univers est lié aux HAP.
Bien que, en tant que groupe, Les HAP semblaient être la réponse à ce mystère, aucune des centaines de molécules d'HAP connues n'avait jamais été détectée de manière concluante dans l'espace interstellaire.
De nouvelles données du Green Bank Telescope (GBT) de la National Science Foundation montrent, pour la première fois, les empreintes radio convaincantes d'un proche cousin et précurseur chimique des HAP, la molécule benzonitrile (C6H5CN). Cette détection pourrait finalement fournir le « fusil fumant » que les HAP sont effectivement répandus dans l'espace interstellaire et expliquer la mystérieuse lumière infrarouge observée par les astronomes.
Les résultats de cette étude sont présentés aujourd'hui à la 231e réunion de l'American Astronomical Society (AAS) à Washington, D.C., et publié dans la revue Science .
L'équipe scientifique, dirigé par le chimiste Brett McGuire au National Radio Astronomy Observatory (NRAO) à Charlottesville, Virginie, a détecté la signature radio révélatrice de cette molécule provenant d'une nébuleuse voisine de formation d'étoiles connue sous le nom de Taurus Molecular Cloud 1 (TCM-1), qui est à environ 430 années-lumière de la Terre.
Crédit :B. McGuire, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
"Ces nouvelles observations radio nous ont donné plus d'informations que les observations infrarouges ne peuvent en fournir, " a déclaré McGuire. " Bien que nous n'ayons pas encore observé directement les hydrocarbures aromatiques polycycliques, nous comprenons assez bien leur alchimie. Nous pouvons maintenant suivre le fil d'Ariane chimique de simples molécules comme le benzonitrile à ces HAP plus gros. »
Bien que le benzonitrile soit l'une des molécules dites aromatiques les plus simples, c'est en fait la plus grosse molécule jamais vue par la radioastronomie. C'est également la première molécule à cycle aromatique à 6 atomes (un réseau hexagonal d'atomes de carbone hérissé d'atomes d'hydrogène) jamais détectée avec un radiotélescope.
Alors que les anneaux aromatiques sont courants dans les molécules vues ici sur Terre (ils se trouvent dans tout, de la nourriture à la médecine), c'est la première molécule annulaire de ce type jamais vue dans l'espace avec la radioastronomie. Sa structure unique a permis aux scientifiques de découvrir sa signature radio distinctive, qui est le "gold standard" pour confirmer la présence de molécules dans l'espace.
Alors que les molécules tombent dans le vide proche de l'espace interstellaire, ils dégagent une signature distinctive, une série de pointes révélatrices qui apparaissent dans le spectre radio. Les molécules plus grosses et plus complexes ont une signature correspondante plus complexe, les rendant plus difficiles à détecter. Les HAP et autres molécules aromatiques sont encore plus difficiles à détecter car ils se forment généralement avec des structures très symétriques.
Pour produire une empreinte radio claire, les molécules doivent être quelque peu asymétriques. Des molécules aux structures plus uniformes, comme de nombreux HAP, peut avoir des signatures très faibles ou aucune signature du tout.
L'arrangement chimique déséquilibré du benzonitrile a permis à McGuire et à son équipe d'identifier neuf pointes distinctes dans le spectre radio qui correspondent à la molécule. Ils ont également pu observer les effets supplémentaires des noyaux d'atomes d'azote sur la signature radio.
"Les preuves que le GBT nous a permis d'amasser pour cette détection sont incroyables, " a déclaré McGuire. " Alors que nous recherchons des molécules encore plus grandes et plus intéressantes, nous aurons besoin de la sensibilité du GBT, qui a des capacités uniques en tant que détecteur de molécules cosmiques."
