Des scientifiques utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA ont confirmé la présence de molécules chargées électriquement dans l'espace en forme de ballons de football, faire la lumière sur le contenu mystérieux du milieu interstellaire (ISM) - le gaz et la poussière qui remplissent l'espace interstellaire.

Puisque les étoiles et les planètes se forment à partir de l'effondrement de nuages ​​de gaz et de poussière dans l'espace, "L'ISM diffus peut être considéré comme le point de départ des processus chimiques qui donnent finalement naissance aux planètes et à la vie, " a déclaré Martin Cordiner de l'Université catholique d'Amérique, Washington. "Donc, l'identification complète de son contenu fournit des informations sur les ingrédients disponibles pour créer des étoiles et des planètes." Cordonnier, qui est stationné au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, est l'auteur principal d'un article sur cette recherche publié le 22 avril dans le Lettres de revues astrophysiques .

Les molécules identifiées par Cordiner et son équipe sont une forme de carbone appelée « Buckminsterfullerene, " également connu sous le nom de " Buckyballs, " qui se compose de 60 atomes de carbone (C 60 ) disposés dans une sphère creuse. C 60 a été trouvé dans de rares cas sur Terre dans des roches et des minéraux, et peut également se transformer en suie de combustion à haute température.

C 60 a déjà été vu dans l'espace. Cependant, c'est la première fois qu'une version chargée électriquement (ionisée) est confirmée comme étant présente dans l'ISM diffus. Le C 60 s'ionise lorsque la lumière ultraviolette des étoiles arrache un électron de la molécule, donnant le C 60 une charge positive (C 60 ⁺ ). "L'ISM diffus était historiquement considéré comme un environnement trop dur et ténu pour que des abondances appréciables de grosses molécules se produisent, " dit Cordiner. " Avant la détection de C 60 , les plus grosses molécules connues dans l'espace n'avaient que 12 atomes. Notre confirmation de C 60 ⁺ montre à quel point l'astrochimie peut être complexe, même dans la plus faible densité, environnements les plus fortement irradiés par les ultraviolets de la Galaxie."

La vie telle que nous la connaissons est basée sur des molécules carbonées, et cette découverte montre que des molécules de carbone complexes peuvent se former et survivre dans l'environnement hostile de l'espace interstellaire. "À certains égards, la vie peut être considérée comme le summum de la complexité chimique, " dit Cordiner. " La présence de C 60 démontre sans équivoque un haut niveau de complexité chimique intrinsèque aux environnements spatiaux, et indique une forte probabilité pour d'autres extrêmement complexes, molécules carbonées apparaissant spontanément dans l'espace."

La majeure partie de l'ISM est constituée d'hydrogène et d'hélium, mais il est enrichi de nombreux composés qui n'ont pas été identifiés. Puisque l'espace interstellaire est si éloigné, les scientifiques étudient comment il affecte la lumière des étoiles lointaines pour identifier son contenu. Alors que la lumière des étoiles traverse l'espace, les éléments et les composés de l'ISM absorbent et bloquent certaines couleurs (longueurs d'onde) de la lumière. Lorsque les scientifiques analysent la lumière des étoiles en la séparant en ses couleurs composantes (spectre), les couleurs qui ont été absorbées apparaissent ternes ou sont absentes. Chaque élément ou composé a un modèle d'absorption unique qui agit comme une empreinte digitale lui permettant d'être identifié. Cependant, certains modèles d'absorption de l'ISM couvrent une gamme de couleurs plus large, qui semblent différents de tout atome ou molécule connu sur Terre. Ces modèles d'absorption sont appelés bandes interstellaires diffuses (DIB). Leur identité est restée un mystère depuis leur découverte par Mary Lea Heger, qui a publié les observations des deux premiers DIB en 1922.

Un DIB peut être attribué en trouvant une correspondance précise avec l'empreinte d'absorption d'une substance en laboratoire. Cependant, il y a des millions de structures moléculaires différentes à essayer, il faudrait donc de nombreuses vies pour tous les tester.

"Aujourd'hui, plus de 400 DIB sont connus, mais (à part les quelques nouvellement attribués à C 60 ⁺ ), aucun n'a été identifié de manière concluante, " dit Cordiner. " Ensemble, l'apparition des DIB indique la présence d'une grande quantité de molécules riches en carbone dans l'espace, dont certains peuvent éventuellement participer à la chimie qui donne naissance à la vie. Cependant, la composition et les caractéristiques de ce matériau resteront inconnues jusqu'à ce que les DIB restants soient attribués."

Des décennies d'études en laboratoire n'ont pas réussi à trouver une correspondance précise avec les DIB jusqu'à ce que les travaux sur C 60 ⁺ . Dans le nouveau travail, l'équipe a pu faire correspondre le schéma d'absorption observé à partir du C60+ en laboratoire à celui des observations de Hubble de l'ISM, confirmant la mission récemment réclamée par une équipe de l'Université de Bâle, La Suisse, dont les études de laboratoire ont fourni le C requis 60 ⁺ données de comparaison. Le gros problème pour détecter C 60 ⁺ utilisation conventionnelle, télescopes au sol, est que la vapeur d'eau atmosphérique bloque la vue du C 60 ⁺ modèle d'absorption. Cependant, en orbite au-dessus de la majeure partie de l'atmosphère dans l'espace, le télescope Hubble a un clair, vue dégagée. Néanmoins, ils devaient encore pousser Hubble bien au-delà de ses limites de sensibilité habituelles pour avoir une chance de détecter les faibles empreintes digitales de C 60 ⁺ .

Les étoiles observées étaient toutes des supergéantes bleues, situé dans le plan de notre Galaxie, la voie Lactée. Le matériau interstellaire de la Voie lactée est principalement situé dans un disque relativement plat, ainsi les lignes de vue vers les étoiles du plan galactique traversent les plus grandes quantités de matière interstellaire, et présentent donc les caractéristiques d'absorption les plus fortes dues aux molécules interstellaires.

La détection de C 60 ⁺ dans l'ISM diffus soutient les attentes de l'équipe que très grandes, les molécules carbonées sont probablement des candidats pour expliquer bon nombre des DIB non identifiés. Cela suggère que les futurs efforts de laboratoire mesurent les profils d'absorption des composés liés au C60+, pour aider à identifier certains des DIB restants.

L'équipe cherche à détecter C 60 ⁺ dans plus d'environnements pour voir à quel point les buckyballs sont répandus dans l'univers. Selon Cordiner, sur la base de leurs observations jusqu'à présent, il semble que C 60 + est très répandu dans la Galaxie.