Les nuages ​​interstellaires sont le berceau de nouvelles étoiles, mais ils jouent également un rôle important dans les origines de la vie dans l'Univers à travers les régions de poussières et de gaz dans lesquelles se forment des composés chimiques. Le groupe de recherche, systèmes moléculaires, dirigé par le lauréat du prix ERC Roland Wester à l'Institut de physique ionique et de physique appliquée de l'Université d'Innsbruck, s'est donné pour mission de mieux comprendre le développement des molécules élémentaires dans l'espace. "Mettre tout simplement, notre piège à ions nous permet de recréer les conditions de l'espace dans notre laboratoire, " explique Roland Wester. " Cet appareil nous permet d'étudier en détail la formation de composés chimiques. " Les scientifiques travaillant avec Roland Wester ont maintenant trouvé une explication à la formation de molécules chargées négativement dans l'espace.

Une idée construite sur des fondements théoriques

Avant la découverte des premières molécules de carbone chargées négativement dans l'espace en 2006, on supposait que les nuages ​​interstellaires ne contenaient que des ions chargés positivement. Depuis, la question de savoir comment se forment les ions chargés négativement a été ouverte. Le théoricien italien Franco A. Gianturco, qui travaille comme scientifique à l'université d'Innsbruck depuis huit ans, développé il y a quelques années un cadre théorique qui pourrait fournir une explication possible. L'existence d'états faiblement liés, états dits liés au dipôle, devrait améliorer l'attachement des électrons libres aux molécules linéaires. De telles molécules ont un moment dipolaire permanent qui renforce l'interaction à une distance relativement grande du noyau neutre et augmente le taux de capture des électrons libres.

Observation des états liés aux dipôles en laboratoire

Dans leur expérience, les physiciens d'Innsbruck ont ​​créé des molécules composées de trois atomes de carbone et d'un atome d'azote, les ioniser, et les a bombardés de lumière laser dans le piège à ions à des températures extrêmement basses. Ils modifiaient continuellement la fréquence de la lumière jusqu'à ce que l'énergie soit suffisamment grande pour éjecter un électron de la molécule. Albert Einstein a décrit ce soi-disant effet photoélectrique il y a 100 ans. Une analyse approfondie des données de mesure par le chercheur débutant Malcolm Simpson du programme de formation doctorale, atomes, la lumière et les molécules de l'université d'Innsbruck ont ​​enfin mis en lumière ce phénomène difficilement observable. Une comparaison des données avec un modèle théorique a finalement fourni des preuves claires de l'existence d'états liés aux dipôles. "Notre interprétation est que ces états liés aux dipôles représentent une sorte d'ouverture de porte pour la liaison des électrons libres aux molécules, contribuant ainsi à la création d'ions négatifs dans l'espace, " dit Roland Wester. " Sans cette étape intermédiaire, il serait très peu probable que les électrons se lient réellement aux molécules."