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    Les empreintes digitales des molécules dans l'espace

    Nuages ​​interstellaires dans la constellation du Sagittaire, une région au centre de la Voie lactée dans laquelle les astrophysiciens ont suggéré la présence de l'ion amide. Crédit :NASA, ESA, J. Hester (ASU)

    Des physiciens de l'Université d'Innsbruck sont à la recherche de molécules contenant de l'azote dans l'espace. En utilisant la spectroscopie térahertz, ils ont mesuré directement pour la première fois deux raies spectrales pour une molécule particulière. Les fréquences découvertes sont caractéristiques de l'ion amide, une molécule d'azote chargée négativement. Avec les raies spectrales maintenant déterminées, les chercheurs peuvent rechercher cette espèce dans l'espace.

    En 2014, les astrophysiciens ont découvert une raie spectrale dans les données d'observation du télescope spatial Herschel et l'ont provisoirement attribuée à l'ion amide. Cela aurait été la première preuve de l'existence de cette molécule dans l'espace. Les physiciens du groupe de Roland Wester de l'Institut de physique ionique et de physique appliquée de l'Université d'Innsbruck ont ​​maintenant montré que cette hypothèse était incorrecte.

    Fréquences caractéristiques

    En plus des étoiles, les galaxies sont peuplées de régions qui contiennent de gigantesques nuages ​​de poussière et de gaz. De telles régions, constituant le milieu interstellaire (ISM), servir de berceau à de nouvelles étoiles qui se forment lorsque les nuages ​​s'effondrent sous leur propre gravité et atteignent des densités suffisantes pour que des réactions de fusion se produisent. Afin de mieux comprendre ces processus, il est important de connaître exactement la composition chimique de l'ISM qui est le plus souvent déterminée via les fréquences (raies spectrales) mesurées par les radiotélescopes.

    Dans le cas de l'ion amide, l'équipe dirigée par Roland Wester a mesuré pour la première fois en laboratoire deux fréquences jusqu'alors inconnues. La méthode adoptée, connue sous le nom de spectroscopie térahertz, a permis de déterminer les lignes cent fois plus précisément qu'auparavant. « Dans cette technique, les longueurs d'onde entre les micro-ondes et la lumière infrarouge sont utilisées, " explique le physicien. " Cela permet d'étudier la rotation de très petites molécules. Pour les molécules plus grosses, les vibrations de groupes moléculaires entiers peuvent être déterminées."

    Les physiciens d'Innsbruck ont ​​confiné les ions amide dans ce piège à ions et ont étudié leur comportement sous l'influence du rayonnement térahertz. Crédit :Uni Innsbruck

    Dans un projet financé par le Conseil européen de la recherche ERC, le groupe de Roland Wester a mis au point une méthode par laquelle des molécules confinées dans des pièges à ions sont excitées par un rayonnement térahertz. "L'ion amide est constitué d'un atome d'azote et de deux atomes d'hydrogène, ressemble à de l'eau et se comporte de manière très similaire en termes de mécanique quantique, " déclare Olga Lakhmanskaya de l'équipe de Roland Wester. " Pour la première fois, nous avons directement mesuré l'excitation élémentaire de la rotation de cette molécule. qui a été professeur invité à l'Université d'Innsbruck pendant un semestre.

    Tâche provisoire démentie

    Les physiciens d'Innsbruck ont ​​maintenant pu montrer que la raie spectrale précédemment mesurée ne peut pas être produite par des ions amides par rapport aux données obtenues du télescope spatial Herschel. « Nous avons pu montrer, avec nos mesures, que cette affectation provisoire n'est pas correcte, " souligne Roland Wester. Dans l'Univers on peut trouver diverses molécules d'azote comme l'ammoniac mais, selon les expériences d'Innsbruck, il reste à montrer que l'ion amide est également présent. La deuxième raie spectrale déterminée par les physiciens pourrait cependant aider à la recherche de cette espèce dans l'espace. "Nous espérons qu'à l'avenir, avec de nouveaux télescopes, cette raie peut être observée conduisant à sa détection dans l'espace." L'équipe de Wester veut maintenant appliquer la nouvelle méthode à des molécules à quatre ou cinq atomes, où les vibrations et les rotations sont beaucoup plus complexes qu'avec l'amide triatomique.

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