Publié le 2024-02-29 14:35:00. Une équipe internationale d’astronomes a découvert un inventaire exceptionnel de molécules organiques, dont du méthane et du benzène, dans une galaxie lointaine, grâce au télescope spatial James Webb. Cette découverte, publiée dans Astronomie Naturelle, pourrait éclairer les origines de la chimie prébiotique dans l’univers.
- Le télescope spatial James Webb (JWST) a permis d’observer des molécules organiques complexes, notamment du méthane, du benzène et du radical méthyle, dans la galaxie IRAS 07251-0248, située à 1,3 milliard d’années-lumière de la Terre.
- Cette galaxie, une galaxie infrarouge ultralumineuse (ULIRG), est le résultat d’une collision galactique et est enveloppée d’une épaisse poussière cosmique.
- Les chercheurs suggèrent que les rayons cosmiques fragmentent des molécules de carbone complexes, libérant ainsi de petites molécules organiques.
Grâce à la puissance du télescope spatial James Webb (JWST), une équipe du Centre d’astrobiologie (CAB), relevant du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) et de l’Institut national de technique aérospatiale (INTA), a réalisé une avancée significative dans la compréhension de la chimie de l’univers lointain. Ils ont identifié une richesse insoupçonnée de molécules organiques dans la galaxie IRAS 07251-0248, située à environ 1,3 milliard d’années-lumière de notre planète.
Jusqu’à présent, l’étude de cette galaxie était entravée par la présence massive de gaz et de poussières qui masquaient son noyau et bloquaient le rayonnement émis par son trou noir central. Le JWST, grâce à sa capacité à observer dans l’infrarouge, a pu percer ce voile cosmique. Les observations, publiées dans la revue Astronomie Naturelle, révèlent la présence de molécules telles que le méthane (CH₄), le benzène (C₆H₆), l’acétylène (C₂H₂), le diacétylène (C₄H₂) et le triacétylène (C₆H₂). Plus remarquable encore, les scientifiques ont détecté pour la première fois, en dehors de notre Voie lactée, le radical méthyle (CH₃).
IRAS 07251-0248 est une galaxie infrarouge ultralumineuse (ULIRG), une catégorie d’objets cosmiques caractérisés par une énergie extrêmement élevée. Cette énergie est le résultat de la collision entre deux galaxies, un événement cataclysmique qui a généré une quantité considérable de poussière cosmique. Cette poussière enveloppe la galaxie, absorbant la lumière visible et ultraviolette, ce qui en fait l’une des galaxies les plus sombres de l’univers. Cependant, cette même poussière réémet le rayonnement absorbé sous forme de chaleur, faisant briller la galaxie intensément dans le spectre infrarouge.
L’équipe de recherche a utilisé des observations spectroscopiques du JWST dans la gamme de 3 à 28 microns, une bande infrarouge particulièrement adaptée à l’étude des régions fortement obscurcies par la poussière. Ils ont combiné les données des instruments NIRSpec (Spectrographe proche infrarouge) et MIRI (Instrument infrarouge moyen) pour détecter les signaux chimiques émis par les molécules en phase gazeuse, ainsi que les caractéristiques des grains de glace et de poussière.
« Nous avons découvert une complexité chimique inattendue, avec des abondances bien supérieures à ce que prédisent les modèles théoriques actuels »,
Ismael García Bernete, chercheur au CAB et premier auteur de l’étude
Selon les chercheurs, cette complexité chimique suggère l’existence d’une source continue de carbone alimentant cette chimie extrême au cœur de la galaxie. Les travaux, auxquels ont également participé l’Institut de physique fondamentale (IFF-CSIC), l’Université d’Alcalá et l’Université d’Oxford, suggèrent que la chimie observée ne peut pas être expliquée uniquement par des températures élevées ou des mouvements turbulents de gaz.
L’étude propose un mécanisme alternatif : les rayons cosmiques, très abondants dans ces noyaux galactiques extrêmes, fragmentent les hydrocarbures aromatiques polycycliques (molécules de carbone complexes) et les grains de poussière riches en carbone, libérant ainsi de petites molécules organiques dans la phase gazeuse. Une corrélation a été observée entre l’abondance des hydrocarbures et l’intensité de l’ionisation – l’énergie déposée par les rayons cosmiques sur la matière galactique – renforçant cette hypothèse.
Les résultats suggèrent que les noyaux galactiques profondément obscurcis pourraient agir comme de véritables usines de molécules organiques, jouant un rôle crucial dans l’évolution chimique des galaxies. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour l’étude de la formation et du traitement des molécules organiques dans des environnements spatiaux extrêmes et démontre le potentiel immense du télescope JWST pour explorer des régions de l’univers jusqu’alors inaccessibles.
CSIC Communication