Voyage de l'eau des nuages interstellaires aux mondes habitables. De haut à gauche en bas à droite :eau dans un nuage interstellaire froid, près d'un jeune, étoile formant avec un écoulement, dans un disque protoplanétaire, dans une comète et dans les océans d'une exoplanète. Les trois premières étapes montrent le spectre de la vapeur d'eau mesuré par l'instrument HIFI sur l'observatoire spatial Herschel. Les signaux du nuage interstellaire froid et du disque protoplanétaire ont été exagérés dans cette image d'un facteur 100 par rapport à ceux des jeunes, formant étoile au centre. Crédit :ESA/ALMA/NASA/L.E. Kristensen
L'astronome néerlandais Ewine van Dishoeck (Université de Leyde, les Pays-Bas), avec une équipe internationale de collègues, a écrit un aperçu de tout ce que nous savons sur l'eau dans les nuages interstellaires grâce à l'observatoire spatial Herschel. L'article, publié dans la revue Astronomie &Astrophysique , résume les connaissances existantes et fournit de nouvelles informations sur l'origine de l'eau sur les nouvelles, potentiellement habitable, mondes. L'article devrait servir d'ouvrage de référence pour les vingt prochaines années.
Comment et où l'eau se forme dans l'espace interstellaire et comment elle se retrouve finalement sur une planète comme la Terre n'était pas bien comprise il y a 10 ans. Une des raisons à cela est que les observations faites avec des télescopes au sol sont affectées par la vapeur d'eau dans notre propre atmosphère. En 2009, L'ESA a lancé le télescope spatial infrarouge lointain Herschel. L'un des principaux objectifs de Herschel était de faire des recherches sur l'eau dans l'espace. Herschel était en service jusqu'en 2013. L'instrument HIFI construit sous la direction néerlandaise était particulièrement important. également connu sous le nom de « chasseur de molécules ». Ces dernières années, des dizaines d'articles scientifiques ont été publiés sur la base des données sur l'eau de Herschel. Maintenant, ces résultats ont été combinés et élargis avec de nouvelles idées.
La nouvelle étude décrit le voyage de l'eau tout au long du processus de formation des étoiles, y compris les étapes intermédiaires qui , jusqu'à maintenant, avait reçu moins d'attention. L'article montre que la majeure partie de l'eau se forme sous forme de glace sur de minuscules particules de poussière dans des nuages interstellaires froids et ténus. Quand un nuage s'effondre en de nouvelles étoiles et planètes, cette eau est en grande partie conservée et rapidement ancrée dans des particules de poussière de la taille d'un caillou. Dans le disque en rotation autour de la jeune étoile, ces cailloux forment alors les blocs de construction de nouvelles planètes.
Par ailleurs, les chercheurs ont calculé que la plupart des nouveaux systèmes solaires naissent avec suffisamment d'eau pour remplir plusieurs milliers d'océans. Ewine van Dishoeck :« Il est fascinant de se rendre compte que lorsque vous buvez un verre d'eau, la plupart de ces molécules ont été fabriquées il y a plus de 4,5 milliards d'années dans le nuage à partir duquel notre soleil et les planètes se sont formés."
Bon nombre des premiers résultats de Herschel se sont concentrés sur la vapeur d'eau chaude qui est bien visible et abondamment produite près des étoiles en formation. Mais cette eau chaude est perdue dans l'espace par les puissants écoulements de la jeune étoile. Lors de la rédaction de la critique, les chercheurs ont acquis de plus en plus de connaissances sur la chimie de la vapeur d'eau froide et de la glace. Par exemple, ils ont pu montrer que la glace interstellaire se développe sur les particules de poussière couche par couche. Ils ont basé cette conclusion sur les signaux faibles de l'eau lourde (HDO et D
À l'avenir, les chercheurs espèrent pouvoir étudier plus d'eau dans l'univers, en particulier dans la formation des systèmes planétaires. Cependant, cela peut prendre un certain temps. Le prochain télescope spatial comparable à Herschel devrait être lancé au plus tôt en 2040. Ewine van Dishoeck :« Il y avait une chance qu'un« télescope à eau » aille dans l'espace vers 2030, mais ce projet a été annulé. C'est dommage, mais c'était une raison supplémentaire pour notre équipe d'écrire l'aperçu de l'eau. De cette façon, nous avons une mémoire collective pour le moment où une nouvelle mission se présente. »
De plus, fin 2021, le télescope spatial James Webb sera lancé. Il contiendra l'instrument MIRI, construit par un partenariat euro-américain, qui pourra révéler une partie de la feuille de route de l'eau restée jusqu'ici hors de portée. MIRI sera capable de détecter de la vapeur d'eau chaude dans les zones les plus intérieures des disques de poussière. Co-auteur Michiel Hogerheijde (Université de Leyde et Université d'Amsterdam) :"Herschel a déjà montré que les disques formant des planètes sont riches en glace d'eau. Avec MIRI, nous pouvons maintenant suivre cette piste dans les régions où se forment des planètes semblables à la Terre."
Les télescopes d'ALMA au Chili peuvent observer la vapeur d'eau dans l'espace depuis le sol. Cela inclut l'eau dans les galaxies lointaines où les lignes d'eau se sont éloignées de celles de l'atmosphère terrestre. Co-auteur Lars Kristensen (Université de Copenhague, Danemark) ajoute :« Grâce à l'héritage d'Herschel, nous pouvons beaucoup mieux interpréter ces données ALMA."
"Water in star-forming regions:Physics and chemistry from clouds to disks as sonded by Herschel spectroscopy" a été accepté pour publication dans Astronomie &Astrophysique .
