Une équipe internationale, comprenant les astrophysiciens occidentaux Els Peeters et Jan Cami, a découvert la destruction et la reformation d'une grande quantité d'eau dans un disque de formation de planètes situé au cœur de la nébuleuse d'Orion.
Cette découverte a été rendue possible grâce à une approche multidisciplinaire originale combinant les observations du télescope spatial James Webb (JWST) et les calculs de physique quantique.
L'étude, qui fait partie du programme PDRs4All Early Release Science et dirigée par l'Université Paris-Saclay Ph.D. Marion Zannese, étudiante, a été publiée aujourd'hui dans Nature Astronomy .
PDRs4All est l'un des 13 programmes Early Release Science sélectionnés par la NASA pour démontrer les capacités du JWST, réunissant un consortium international.
"C'est tellement impressionnant qu'en seulement quelques pixels d'observations et en se concentrant sur quelques lignes, nous pouvons réellement comprendre qu'un océan entier d'eau s'évapore chaque mois", a déclaré Peeters, co-enquêteur principal de l'étude. PDRs4All et membre du corps professoral du Western's Institute for Earth and Space Exploration. "Cette découverte était basée sur une infime fraction de nos données spectroscopiques. C'est passionnant de constater que nous avons tellement plus de données à exploiter et j'ai hâte de voir ce que nous pouvons trouver d'autre."
L’eau est un ingrédient essentiel à l’émergence de la vie telle qu’on la conçoit actuellement. Sur Terre, la majeure partie de l’eau de nos océans s’est formée bien avant la naissance du système solaire, dans les régions froides de l’espace interstellaire, à -250°C. Cependant, une fraction de cette eau aurait pu être détruite et reformée à des températures plus élevées (100-500°C) lorsque le système solaire n'était encore qu'un disque de gaz et de poussière en orbite autour de notre jeune soleil naissant.
Pour comprendre cet énigmatique recyclage de l'eau, l'équipe internationale d'astronomie a dirigé le JWST vers « d203-506 », un disque de formation de planètes situé dans la nébuleuse d'Orion, une pépinière de systèmes planétaires. Le rayonnement ultraviolet intense produit par les étoiles massives entraîne la destruction et la reformation de l'eau dans d203-506, ce qui en fait un véritable laboratoire interstellaire.
"Le télescope James Webb est incroyablement puissant. Nous ne parlons pas de trouver une aiguille dans une botte de foin pour cette découverte. Il s'agit d'une aiguille dans une botte de foin faite d'aiguilles", a déclaré Cami, professeur de physique et d'astronomie et membre principal de PDRs4All.
Un saut quantique
Une collaboration avec des experts en dynamique quantique du Madrid Deep Space Communications Complex (Espagne) et de l'Observatoire de Leiden (Pays-Bas) a été la clé pour comprendre comment observer la formation et la destruction de molécules situées à plus de 1 000 années-lumière.
Lorsque l’eau est détruite par la lumière ultraviolette, une molécule d’hydroxyle est libérée, suivie de l’émission de photons qui se propagent jusqu’au JWST. Au total, on estime que l'équivalent de la totalité de l'eau des océans de la Terre est détruite chaque mois et reconstituée dans le système d203-506.
Mais l'histoire ne s'arrête pas là. Par un mécanisme similaire, JWST révèle que l’hydroxyle, un intermédiaire clé dans la formation de l’eau, est également produit en abondance à partir de l’oxygène atomique. Une partie de l'eau qui compose les océans de la Terre pourrait avoir traversé un tel cycle.
Plus d'informations : Marion Zannese et al, OH comme sonde du cycle de l'eau chaude dans les disques de formation de planètes, Nature Astronomy (2024). DOI :10.1038/s41550-024-02203-0
Fourni par l'Université de Western Ontario
