Des briques élémentaires de vie trouvées autour d'une étoile jeune

Une équipe d'astronomes utilisant ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) a repéré des molécules de sucre dans le gaz entourant une étoile jeune, semblable à notre Soleil. C'est la première fois que du sucre est trouvé dans l'espace autour d'une telle étoile. Cette découverte montre que les éléments constitutifs de la vie se situent au bon endroit, au bon moment, contribuant aux planètes en formation autour de l'étoile.


Les astronomes ont trouvé des molécules de glycolaldéhyde - une forme simple de sucre (1) - dans le gaz entourant une jeune étoile binaire de masse équivalente à celle du Soleil, appelée IRAS 16293-2422. Du glycolaldéhyde avait déjà été détecté dans l'espace interstellaire auparavant (2), mais c'est la première fois qu'il est découvert à si grande proximité d'une étoile semblable au Soleil, à une distance comparable à la distance "Uranus - Soleil" dans le Système Solaire. Cette découverte montre que quelques-uns des composés chimiques nécessaires à la vie existaient dans ce système à l'époque de la formation des planètes (3).

"Dans le disque de gaz et de poussières entourant cette étoile nouvellement formée, nous avons trouvé du glycolaldéhyde, une forme simple de sucre, pas très différent du sucre que nous trempons dans notre café", explique Jes Jørgensen (Institut Niels Bohr, Danemark), l'auteur principal de l'article. "Cette molécule est l'un des ingrédients entrant dans la constitution de l'ARN qui - comme l'ADN, auquel il est lié -, constitue l'un des éléments constitutifs de la vie."

La sensibilité élevée d'ALMA - même aux courtes longueurs d'onde auxquelles il opère, ce qui constitue un véritable défi technique - s'est révélée essentielle pour ce type d'observations, effectuées à l'aide d'un réseau incomplet d'antennes au cours de la phase de vérification scientifique de l'observatoire (4).

"Ce qui est véritablement excitant dans nos découvertes, c'est que les observations d'ALMA révèlent que les molécules de sucre chutent vers l'une des étoiles du système", explique l'une des membres de l'équipe, Cécile Favre (Université de Aarhus, Danemark). "Les molécules de sucre ne se trouvent pas seulement sur la trajectoire d'une planète, elles se déplacent également dans la bonne direction".

Les nuages de gaz et de poussière dont l'effondrement génère de nouvelles étoiles sont extrêmement froids (5) et de nombreux gaz se condensent sous forme de glace autour de particules de poussière auxquelles elles se lient pour former des molécules plus complexes. Mais dès qu'une étoile s'est formée au centre d'un nuage de gaz et de poussière en rotation, elle chauffe les parties adjacentes du nuage à température ambiante, ce qui se traduit par l'évaporation des complexes moléculaires et la formation de gaz qui émettent une radiation caractéristique dans le domaine radio. Ce sont ces ondes radio qui peuvent être cartographiées à l'aide de puissants radiotélescopes tel qu'ALMA.

IRAS 16293-2422 se situe à quelque 400 années-lumière de la Terre. Elle est donc relativement proche de nous, ce qui en fait un excellent objet d'étude pour les astronomes étudiant les molécules et la chimie autour d'étoiles jeunes. En exploitant la puissance de la nouvelle génération de télescopes tel qu'ALMA, les astronomes ont désormais l'opportunité d'étudier en détail les nuages de gaz et de poussière qui participent à la constitution des systèmes planétaires.

"L'une des grandes questions est: quel degré de complexité ces molécules peuvent-elles atteindre avant d'être intégrées aux nouvelles planètes ? La réponse à cette question pourrait nous renseigner sur la façon dont la vie peut apparaître quelque part et les observations d'ALMA s'avèrent essentielles pour lever le voile sur ce mystère", conclut Jes Jørgensen.

Cette étude est présentée dans un article à paraître dans la revue Astrophysical Journal Letters.

ALMA

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) est un équipement international pour l'astronomie. Il est le fruit d'un partenariat entre l'Europe, l'Amérique du Nord et l'Asie de l'Est en coopération avec la République du Chili. ALMA est financé en Europe par l'ESO (Observatoire Européen Austral), en Amérique du Nord par la NSF (Fondation Nationale de la Science) en coopération avec le NRC (Conseil National de la Recherche au Canada) et le NSC (Conseil National de la Science à Taïwan), en Asie de l'Est par les Instituts Nationaux des Sciences Naturelles (NINS) du Japon avec l'Académie Sinica (AS) à Taïwan. La construction et les opérations d'ALMA sont pilotées par l'ESO pour l'Europe, par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO) pour l'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.


Notes:

(1) Le sucre est la dénomination commune d'un ensemble de petits carbohydrates (des molécules contenant du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène, avec un ratio atomique typique de 2:1 pour l'hydrogène:oxygène, comme pour l'eau). Le glycolaldéhyde a pour formule chimique: C2H4O2. Le sucre couramment utilisé dans la nourriture et les boissons est le sucrose, une molécule de taille plus grande que le glycolaldéhyde, autre exemple de ce type de composés.

(2) Le glycolaldéhyde a été jusqu'à présent détecté en deux endroits de l'espace - tout d'abord dans la direction du centre du nuage galactique Sgr B2, en utilisant le télescope de 12 mètres de la National Science Foundation (NSF) à Kitt Peak (USA) en 2000, et le Green Bank Telescope Robert C. Byrd de la NSF (aux USA également) en 2004, puis dans le noyau moléculaire de grande masse et de température élevée G31.41+0.31 à l'aide de l'Interféromètre du Plateau de Bure (IRAM) (France) en 2008.

(3) Les mesures précises effectuées en laboratoire des ondes caractéristiques émises par le glycolaldéhyde dans le domaine radio se sont révélées cruciales lors de l'identification par l'équipe de la molécule dans l'espace. Outre le glycolaldéhyde, IRAS 16293-2422 est connu pour abriter un certain nombre d'autres molécules organiques complexes, parmi lesquelles l'éthylène glycol, le formiate de méthyle et l'éthanol.

(4) Les premières observations scientifiques au moyen d'un réseau partiel d'antennes débutèrent en 2011. Aussi bien avant qu'après, un ensemble d'observations entrant dans le cadre d'un processus de vérification scientifique a été mené afin de montrer qu'ALMA est capable de produire des données de la qualité recherchée, et les données produites ont été rendues publiques. Les résultats décrits ici utilisent certaines des données issues de la phase de vérification scientifique. La construction d'ALMA sera achevée en 2013: 66 antennes de haute précision seront alors pleinement opérationnelles.

(5) Leur température avoisine généralement les 10 degrés au-dessus du zéro absolu, soit -263 degrés Celsius.