JWST voit de l’eau gelée, de l’ammoniac, du méthane et d’autres glaces dans une nébuleuse protostellaire

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Vous voulez construire une planète habitable ? Ensuite, vous aurez besoin d’ingrédients divers et variés tels que le carbone, l’hydrogène, l’oxygène, l’azote et le soufre. Le télescope spatial James Webb a trouvé les éléments constitutifs de ces ingrédients clés dans les profondeurs froides d’une nébuleuse protostellaire lointaine appelée nuage moléculaire Chameleon I. Les scientifiques disent que la découverte de ces proto-ingrédients permet aux astronomes d’examiner les simples molécules de glace qui seront un jour incorporées dans les futures exoplanètes.

“Nos résultats donnent un aperçu de la phase initiale de chimie sombre de la formation de glace sur les grains de poussière interstellaires qui se transformeront en cailloux centimétriques à partir desquels les planètes se forment en disques”, a déclaré Melissa McClure, astronome à l’observatoire de Leiden. le chercheur principal du programme d’observation et l’auteur principal de l’article décrivant ce résultat. “Ces observations ouvrent une nouvelle fenêtre sur les voies de formation des molécules simples et complexes qui sont nécessaires pour fabriquer les éléments constitutifs de la vie.”

Le programme d’observation, appelé le projet Ice Age, est l’un des programmes Early Release Science du JWST qui aide à mettre en valeur les capacités d’observation du nouveau télescope et permet à la communauté astronomique d’apprendre à tirer le meilleur parti de son temps d’observation avec les différents instruments.

La découverte a été faite en utilisant une technique qui étudie comment la lumière des étoiles au-delà du nuage moléculaire a été absorbée par des molécules glacées à des longueurs d’onde infrarouges spécifiques visibles par Webb. Les astronomes ont utilisé la lumière d’une étoile d’arrière-plan, nommée NIR38, pour éclairer le nuage sombre. Les instruments de JWST ont pu détecter les empreintes chimiques connues sous le nom de spectres d’absorption qui peuvent être comparées aux données de laboratoire pour identifier les glaces présentes dans le nuage moléculaire.

Cette image de la caméra proche infrarouge (NIRCam) du télescope spatial James Webb de la NASA/ESA/CSA présente la région centrale du nuage moléculaire sombre Chameleon I, qui se trouve à 630 années-lumière. Le matériau nuageux froid et vaporeux (bleu, au centre) est éclairé dans l’infrarouge par la lueur de la jeune protoétoile sortante Ced 110 IRS 4 (orange, en haut à gauche). La lumière de nombreuses étoiles d’arrière-plan, vues comme des points orange derrière le nuage, peut être utilisée pour détecter les glaces dans le nuage, qui absorbent la lumière des étoiles qui les traverse. Crédit : NASA, ESA, CSA et M. Zamani (ESA/Webb) ; Sciences : MK McClure (Observatoire de Leiden), F. Sun (Observatoire Steward), Z. Smith (Open University) et l’équipe Ice Age ERS.

En plus des glaces simples comme l’eau, l’équipe a pu identifier les formes congelées d’un large éventail de molécules, du dioxyde de carbone, de l’ammoniac et du méthane, au méthanol, la molécule organique complexe la plus simple. Il s’agit du recensement le plus complet à ce jour des ingrédients glacés disponibles pour fabriquer les futures générations d’étoiles et de planètes.

Le nuage moléculaire Chameleon I se trouve à environ 600 années-lumière de la Terre et, comme le montre l’image ci-dessus, des dizaines de jeunes étoiles se sont formées et d’autres commencent à se former. Alors que les glaces incrustées dans cette région froide, dense et sombre sont difficiles à discerner, la vision infrarouge de JWST a pu étudier la région en utilisant la lumière des étoiles de fond.

“Nous n’aurions tout simplement pas pu observer ces glaces sans Webb”, a expliqué Klaus Pontoppidan, scientifique du projet Webb au Space Telescope Science Institute, qui a participé à cette recherche. “Les glaces apparaissent comme des creux sur un continuum de lumière stellaire en arrière-plan. Dans les régions aussi froides et denses, une grande partie de la lumière de l’étoile d’arrière-plan est bloquée et la sensibilité exquise de Webb était nécessaire pour détecter la lumière des étoiles et donc identifier les glaces dans le nuage moléculaire.

Ces graphiques montrent les données spectrales de trois des instruments du télescope spatial James Webb. Ces lignes indiquent quelles substances sont présentes dans le nuage moléculaire Chameleon I. Crédit : NASA, ESA, CSA et J. Olmsted (STScI), K. Pontoppidan (STScI), N. Crouzet (Université de Leiden) et Z. Smith ( Université ouverte)

Ces éléments constitutifs du carbone, de l’hydrogène, de l’oxygène, de l’azote et du soufre sont appelés collectivement CHONS. Ces éléments sont des ingrédients importants dans les atmosphères planétaires. Une théorie de premier plan pour notre système solaire est que les CHONS ont été délivrés à la surface de la Terre par des impacts avec des comètes glacées ou des astéroïdes. Cependant, les astronomes pensent également que ces ingrédients étaient probablement déjà présents dans les glaces du nuage sombre de poussière et de gaz froids qui finiraient par s’effondrer pour former le Soleil et les planètes. faire le système solaire. Dans ces régions de l’espace, les grains de poussière glacés offrent un cadre unique pour la rencontre des atomes et des molécules, ce qui peut déclencher des réactions chimiques qui forment des substances très courantes comme l’eau. Des études de laboratoire détaillées ont en outre montré que certaines molécules prébiotiques simples peuvent se former dans ces conditions glaciales.

L’équipe Ice Age a d’autres observations à faire et espère retracer le parcours des glaces depuis leur formation jusqu’à l’assemblage des comètes glacées.

Sources : communiqué de presse JWST

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