Du formol dans le voisinage d'une protoétoile massive

Une équipe de chercheurs, comprenant des astronomes de l'Observatoire de Paris et de l'Institut d'Astrophysique Spatiale d'Orsay, vient d'observer une protoétoile massive, W33A, avec le télescope UKIRT, situé à Hawaii sur le Mauna Kea. Ils ont détecté, pour la première fois dans le domaine de l'infrarouge, la molécule de formaldéhyde (H2CO), communément appelée: formol.

Le signal détecté provient du formaldéhyde chaud en phase gazeuse qui ne constitue que 3% de la totalité du formaldéhyde, celui-ci se trouvant principalement piégé dans des manteaux de glaces dans les régions moléculaires denses entourant l'étoile. L'effet combiné du rayonnement et du choc du vent stellaire sublime ces glaces, libérant ainsi le formaldéhyde. Ce type de molécules permettra ensuite la synthèse de molécules organiques complexes. L'observation du formaldéhyde est donc très importante car il constitue un traceur privilégié de l'évolution des protoétoiles massives.


Les étoiles massives se forment au cœur des nuages moléculaires, dans leurs parties les plus denses et les plus obscurcies, de telle sorte que les protoétoiles ne sont pas immédiatement, ni aisément, identifiables dans le domaine visible alors que l'étude des premières phases est cruciale pour la compréhension des mécanismes de formation de ces étoiles. Les protoétoiles sont détectées par leur intense émission dans l'infrarouge, et comme sources particulièrement riches en molécules organiques. En effet, on sait depuis le vol du satellite ISO de l'ESA que les molécules interstellaires se condensent et forment des manteaux de glaces dans les régions moléculaires denses. Une question clé pour comprendre l'évolution des protoétoiles et leur impact sur le milieu environnant, est celle de la disparition des manteaux de glaces au voisinage de l'étoile sous l'effet combiné du rayonnement et des chocs, et du rôle des molécules ainsi relâchées dans le gaz dans la synthèse de molécules organiques complexes. La spectroscopie à haute résolution spectrale est un moyen d'étude de choix pour cette question puisqu'elle permet de mesurer précisément la composition du gaz et des manteaux de glace dans le voisinage immédiat des protoétoiles massives.

En utilisant cette technique, une équipe franco-américaine a détecté la présence de formaldéhyde chaud au voisinage de la protoétoile massive W33A, pour la première fois dans l'infrarouge, en utilisant le télescope UKIRT. La présence de formaldéhyde (H2CO) est particulièrement intéressante, car il participe à la synthèse de molécules organiques plus complexes comme certains alcools et aldéhydes interstellaires.

Même si le formaldéhyde est présent en abondance dans la phase gazeuse, il reste principalement piégé dans les manteaux de glace dans cet objet très jeune puisque la phase gazeuse ne représente que 3% de l'ensemble du formaldéhyde. Le gaz est porté à la même température de 100 K, que les autres molécules déjà mesurées en infrarouge (CO, CO2, HCN) ce qui indique que les manteaux de glace sont sublimés à cette température. Mais les fractions de gaz de ces espèces diffèrent, ce qui indique que les abondances de la phase gazeuse ne sont pas une fidèle représentation de la phase solide, mais sont altérées par une chimie en phase gazeuse. Le formaldéhyde apparaît comme un traceur privilégié de l'évolution des protoétoiles massives.

De nouvelles observations sont en cours, pour détecter une molécule cousine, l'alcool méthylique, elle aussi présente à la fois en phases gazeuse et solide, et qui combinée avec le formaldéhyde pourrait nous aider à mieux cerner les rôles respectifs de la sublimation des manteaux et du remaniement chimique.