Communiqué de presse

Des molécules organiques complexes découvertes dans un jeune système stellaire

Et si les briques élémentaires de la chimie de la vie étaient universelles ?

8 avril 2015

Pour la première fois des astronomes ont détecté la présence de molécules organiques complexes, les briques élémentaires de la vie, dans le disque protoplanétaire entourant une jeune étoile. Cette découverte, réalisée avec le grand réseau (sub)-millimétrique de l’Atacama (ALMA), confirme que les conditions qui ont donné naissance à la Terre et au Soleil ne sont pas uniques dans l’Univers. Les résultats de cette étude sont publiés dans l’édition du 9 avril 2015 de la revue Nature.

De nouvelles observations réalisées avec ALMA révèlent que le disque protoplanétaire entourant la jeune étoile MWC 480 [1] contient une grande quantité d’acétonitrile (cyanure de méthyle (CH₃CN)), une molécule complexe à base de carbone.

Cette molécule et sa plus simple cousine, le cyanure d’hydrogène (HCN) ont été toutes les deux découvertes dans les confins froids du tout récent disque entourant l’étoile, dans une région que les astronomes pensent être analogue à la ceinture de Kuiper – le royaume des planétésimaux glacés et des comètes dans notre propre Système Solaire, au-delà de Neptune.

Les comètes conservent la primauté pour le développement d’une chimie dans le Système Solaire, à l’époque de la formation planétaire. Les comètes et les astéroïdes des bordures du Système Solaire sont supposés avoir ensemencés la jeune Terre avec de l’eau et des molécules organiques, aidant ainsi à créer les conditions pour le développement de la vie primordiale.

« L’étude des comètes et des astéroïdes montre que la nébuleuse solaire qui a engendré le Soleil et les planètes était riche en eau et en composants organiques complexes, » note Karin Öberg, astronome au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts, USA et premier auteur de cette étude.

« Nous avons même maintenant des preuves que cette chimie existe ailleurs dans l’Univers, dans des régions qui peuvent former des systèmes solaires pas forcément différents du notre. » Ce qui est particulièrement intriguant, souligne Karin Öberg, c’est que jusqu’à présent les molécules trouvées dans MWC 480 n’avaient été observées dans des concentrations similaires que dans les comètes du Système Solaire.

L’étoile MWC 480, dont la masse est environ deux fois celle du Soleil, est située à 455 années-lumière de la Terre, dans la région de formation stellaire du Taureau. Le disque qui l’entoure est dans les toutes premières phases de son développement. Il vient tout récemment de se créer à partir d’une nébuleuse sombre et froide de gaz et de poussière.  Les études avec ALMA et d’autres télescopes ont déjà permis de détecter des signes évidents de formation planétaire dans cette région, bien que des observations de plus haute résolution permettraient probablement de dévoiler des structures similaires à celles de l’étoile HL Tauri qui est d’un âge similaire.

Les astronomes savent depuis quelque temps que ces nuages interstellaires sombres et froids sont des facteurs très efficaces pour les molécules organiques complexes – incluant un groupe de molécules connues sous le nom de cyanures. Les cyanures et plus particulièrement les cyanures de méthyle sont importants car ils contiennent des liens carbone-azote qui sont essentiels pour la formation des acides aminés, la fabrication des protéines et des briques élémentaires de la vie.

Jusqu’à maintenant on n’a toutefois pas bien compris si ces mêmes molécules organiques complexes peuvent se former et survivre facilement dans l’environnement énergétique des très jeunes systèmes solaires en formation, où les chocs et les radiations peuvent facilement casser les liens chimiques.

En utilisant la remarquable sensibilité d’ALMA [2] les astronomes peuvent constater, avec les dernières observations, que ces molécules peuvent non seulement survivre, mais qu’elles prospèrent.

Un point important à noter est que les molécules détectées par ALMA sont bien plus abondantes que ce qui aurait été trouvé dans des nuages interstellaires. Ceci indique que les disques protoplanétaires sont très efficaces pour former des molécules organiques complexes et qu’ils sont également capables de les former sur des échelles de temps relativement courtes [3].

Quand ce système va évoluer, les astronomes supposent qu’il est possible que les molécules organiques, conservées en toute sécurité dans les comètes et autres corps glacés, puissent être transportées par la suite vers des environnements plus propices au développement de la vie.

« Grâce à l’étude des exoplanètes, nous savons que le Système Solaire n’est pas unique en son genre, que ce soit par son nombre de planètes ou par l’abondance d’eau » conclut Karin Öberg. « Nous savons maintenant que nous ne sommes pas unique en ce qui concerne la chimie organique. Une fois de plus nous avons appris que nous ne sommes pas spéciaux. Du point de vue de la vie dans l’Univers, c’est une grande nouvelle. »

Notes

[1] Cette étoile n’a qu’un million d’année d’existence. En comparaison, le Soleil a plus de quatre milliards d’années. Le nom de MWC 480 fait référence au catalogue du Mount Wilson d’étoiles A et B avec des raies d’hydrogène brillantes dans leur spectre.

[2]ALMA est capable de détecter les faibles radiations des longueurs d’onde millimétriques qui sont naturellement émises par les molécules dans l’espace. Pour ces observations les plus récentes, les astronomes n’ont utilisé qu’une partie des 66 antennes d’ALMA alors que le télescope était dans une configuration de plus faible résolution. Les futures études de ce disque protoplanétaire, mais aussi d’autres disques avec ALMA dans sa configuration optimale révèleront encore plus de détails sur l’évolution chimique et structurelle des étoiles et des planètes.

[3] Cette formation rapide est essentielle pour s’affranchir des forces qui autrement pourraient casser les molécules. Aussi, ces molécules ont été détectées dans une partie relativement sereine du disque, entre environ 4,5 et 15 milliards de kilomètres de l’étoile centrale. Bien que très éloignée des caractéristiques du Système Solaire, dans les échelles de dimensions de MWC 480, ce serait en plein cœur de la zone de formation des comètes.

Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans un article intitulé “The Cometary Composition of a Protoplanetary Disk as Revealed by Complex Cyanides” par K.I. Öberg et al., publié dans l’édition du 9 avril 2015 de la revue Nature.

L’équipe est composée de Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Viviana V. Guzmán (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Kenji Furuya (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Pays Bas), Chunhua Qi (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Yuri Aikawa (Kobe University, Kobe, Japon), Sean M. Andrews (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Ryan Loomis (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics) et David J. Wilner (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics).

Le Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l'Atacama (ALMA), une installation astronomique internationale, est le fruit d'un partenariat entre l'ESO, la U.S. National Science Foundation (NSF) et le National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon en coopération avec le Chili. ALMA est financé par l'Observatoire Européen Austral (ESO) pour le compte de ces Etats membres, la NSF en coopération avec le National Research Council du Canada (NRC), le National Science Council of Tawain (NSC) et le NINS en coopération avec l’Academia Sinica (AS) in Taiwan et le Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

La construction et la gestion d'ALMA sont supervisées par l'ESO pour le compte de ses Etats membres, par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dirigé par Associated Universities, Inc (AUI) en Amérique du Nord, et par le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) pour l'Asie de l'Est. L’Observatoire commun ALMA (JAO pour Joint ALMA Observatory) apporte un leadership et un management unifiés pour la construction, la mise en service et l’exploitation d’ALMA.

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

Liens

• L’article scientifique dans Nature
• Photos d’ALMA

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1513.