Avec un radiotélescope de 30 mètres de diamètre dans la Sierra Nevada espagnole (IRAM) et deux réseaux de radiotélescopes en France (IRAM) et en Australie (ATCA), des chercheurs de l'Institut Max Planck de Radioastronomie de Bonn ont détecté pour la première fois une molécule proche chimiquement d'un acide aminé : l'aminoacétonitrile. Cette découverte est d'autant plus spectaculaire que la molécule est probablement un précurseur direct de la glycine, acide aminé essentiel et élément constitutif de la vie.
Représentation 3D de l'acide aminé Aminoacétonitrile (NH2CH2CN)
© Sven Thorwirth. MPIfR
Le nuage interstellaire « Large Molecule Heimat », où la molécule organique a été trouvée, est une condensation de gaz "chaud" (100 à 200 K) et très dense à l'intérieur de la région de formation d'étoiles Sagittarius B2. C'est dans cette condensation d'un diamètre de seulement 0,3 année-lumière chauffée de l'intérieur par une étoile tout juste formée qu'ont été découvertes la plupart des molécules organiques connues jusqu'à ce jour dans l'espace, telles que l'éthanol, le formaldéhyde, l'acide formique, le glycoaldéhyde (un sucre) et l'éthylène glycol.
Depuis 1965, plus de 140 molécules ont été découvertes dans l'espace, à l'intérieur de nuages interstellaires et dans des enveloppes autour d'étoiles. Une grande partie de ces molécules est organique, c'est-à-dire basée sur le carbone. Les « bio-molécules » font en particulier l'objet d'une recherche intensive, notamment les acides aminés, « briques » élémentaires constituant les protéines et par conséquent éléments-clés pour l'apparition de la vie. Des acides aminés ont été découverts dans des météorites sur Terre mais aucun n'a pu être identifié dans l'espace interstellaire jusqu'à ce jour.
L'acide aminé le plus simple, la glycine (NH2CH2COOH), est recherché dans le milieu interstellaire depuis longtemps sans succès. Cette difficulté a conduit les chercheurs à s'intéresser à l'aminoacétonitrile (NH2CH2CN), une molécule chimiquement proche de la glycine, vraisemblablement même un précurseur direct.
Les scientifiques de l'Institut Max Planck de Radioastronomie ont maintenant trouvé pour la première fois des traces de cette molécule. Avec le radiotélescope de 30 mètres de l'IRAM (1) en Espagne, ils ont enregistré un spectre constitué d'une forêt dense de 3700 raies émises par des molécules complexes. Les atomes et les molécules rayonnent en effet à des fréquences bien déterminées et produisent des raies caractéristiques dans le spectre du rayonnement. En analysant ces raies spectrales, les astronomes peuvent déterminer la composition chimique des nuages cosmiques. Plus une molécule est grosse, plus elle a de possibilités de libérer son énergie interne sous forme de rayonnement. C'est la raison pour laquelle les molécules complexes émettent beaucoup de raies spectrales qui sont très peu intenses et donc difficiles à identifier dans la « jungle spectrale».
Interféromètre du Plateau de Bure de l'IRAM
© André Rambaud. IRAM
« Malgré tout, nous avons réussi à attribuer clairement à la molécule aminoacétonitrile 51 raies très faibles » déclare Arnaud Belloche, chercheur à l'Institut Max Planck et premier auteur de l'article scientifique. Ce résultat a été confirmé à une résolution spatiale 10 fois meilleure avec deux réseaux de radiotélescopes, l'Interféromètre de l'IRAM sur le Plateau de Bure en France et l'interféromètre « Australia Telescope Compact Array (2) » en Australie. Ces observations complémentaires ont permis de montrer que les raies émises provenaient bien de la même position à l'intérieur du « Large Molecule Heimat » : « Une solide preuve de la fiabilité de notre identification. Les fréquences exactes de l'aminoacétonitrile ont été fournies par le laboratoire de spectroscopie moléculaire de l'université de Cologne, qui gère une base de données très complète sur les molécules d'intérêt astronomique ».
Interféromètre ATCA (Australia Telescope Compact Array)
© ATNF
« La découverte de l'aminoacétonitrile a vraiment étendu notre compréhension de la chimie des régions denses et chaudes de formation d'étoiles. Je suis sûr que nous pourrons dans le futur identifier d'autres molécules organiques encore plus complexes dans le gaz interstellaire. Nous avons déjà plusieurs candidats ! » affirme Karl Menten, directeur de l'Institut Max Planck de Radioastronomie.
Note(s)
(1) L'Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM) est un institut de recherche franco-germano-espagnol. Fondé par le CNRS (France), la MPG (Max Planck Gesellschaft, Allemagne) et le IGN (Instituto Geografico Nacional, Espagne), l'institut exploite un radiotélescope de 30 mètres de diamètre près du Pico Veleta à presque 3000 mètres d'altitude dans la Sierra Nevada espagnole, ainsi qu'un interféromètre constitué de six radiotélescopes sur le Plateau de Bure dans les Alpes françaises près de Grenoble. Les deux instruments ont contribué à la découverte de l'aminoacétonitrile dans l'espace.
(2) Le Australia Telescope Compact Array (ATCA) est également un interféromètre radio constitué de six télescopes de 22 mètres de diamètre. Il est situé à 25 kilomètres à l'ouest de la ville de Narrabri, environ 500 kilomètres au nord-ouest de Sydney en Australie. Il est exploité par l'ATNF (Australia Telescope National Facility).
