Image conceptuelle de l’artiste de la protoétoile découverte dans l’extrême externe de la Galaxie. Crédit : Université de Niigata
Pour la première fois, des astronomes ont détecté une étoile nouveau-née et le cocon environnant de molécules organiques complexes au bord de notre Galaxie, connue sous le nom d’extrême galaxie externe. La découverte, qui a révélé la complexité chimique cachée de notre Univers, apparaît dans un article de Le Journal d’Astrophysique.
Les scientifiques de l’Université de Niigata (Japon), de l’Institut d’astronomie et d’astrophysique de l’Academia Sinica (Taïwan) et de l’Observatoire astronomique national du Japon ont utilisé le grand réseau millimétrique/submillimétrique d’Atacama (ALMA) au Chili pour observer une étoile nouveau-née (protoétoile) dans la région WB89-789, située dans l’extrême externe de la Galaxie. Une variété de molécules contenant du carbone, de l’oxygène, de l’azote, du soufre et du silicium, y compris des molécules organiques complexes contenant jusqu’à neuf atomes, ont été détectées. Une telle protoétoile, ainsi que le cocon associé de gaz moléculaire chimiquement riche, ont été pour la première fois détectés au bord de notre Galaxie.
Les observations d’ALMA révèlent que divers types de molécules organiques complexes, comme le méthanol (CH3OH), éthanol (C2H5OH), formiate de méthyle (HCOOCH3), l’éther diméthylique (CH3ET3), formamide (NH2CHO), propanenitrile (C2H5CN), etc., sont présents même dans l’environnement primordial de l’extrême galaxie externe. De telles molécules organiques complexes agissent potentiellement comme matière première pour des molécules prébiotiques plus grosses.
En haut : Spectre radio d’une protoétoile dans l’extrême externe de la Galaxie découverte avec ALMA. En bas : Distributions des émissions radio de la protoétoile. Émissions de poussières, formaldéhyde (H2CO), radical éthynyl (CCH), monosulfure de carbone (CS), monoxyde de soufre (SO), monoxyde de silicium (SiO), acétonitrile (CH3CN), formamide (NH2CHO), propanenitrile (C2H5CN), formiate de méthyle ( HCOOCH3), l’éthanol (C2H5OH), l’acétaldéhyde (CH3CHO), l’eau deutérée (HDO) et le méthanol (CH3OH) sont présentés à titre d’exemples. Dans le panneau inférieur droit, une image composite infrarouge en 2 couleurs de la région environnante est affichée (rouge : 2,16 m et bleu : 1,25 m, sur la base des données 2MASS). Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Shimonishi (Niigata University)
Fait intéressant, les abondances relatives de molécules organiques complexes dans cet objet nouvellement découvert ressemblent remarquablement bien à ce que l’on trouve dans des objets similaires dans la Galaxie interne. Les observations suggèrent que des molécules organiques complexes se forment avec une efficacité similaire même au bord de notre Galaxie, où l’environnement est très différent du voisinage solaire.
On pense que la partie extérieure de notre Galaxie abrite encore un environnement primordial qui existait au début de la formation des galaxies. Les caractéristiques environnementales de l’extrême externe de la Galaxie, par exemple, une faible abondance d’éléments lourds, une perturbation faible ou nulle des bras spiraux galactiques, sont très différentes de celles observées dans le voisinage solaire actuel. En raison de ses caractéristiques uniques, l’extrême externe de la Galaxie est un excellent laboratoire pour étudier la formation des étoiles et le milieu interstellaire dans l’environnement galactique passé.
«Avec ALMA, nous avons pu voir une étoile en formation et le cocon moléculaire environnant au bord de notre galaxie», explique Takashi Shimonishi, astronome à l’Université de Niigata, au Japon, et auteur principal de l’article. « À notre grande surprise, une variété de molécules organiques complexes et abondantes existe dans l’environnement primordial de l’extrême galaxie externe. Les conditions interstellaires pour former la complexité chimique pourraient avoir persisté depuis le début de l’histoire de l’Univers », ajoute Shimonishi.
« Ces observations ont révélé que des molécules organiques complexes peuvent être formées efficacement même dans des environnements à faible métallicité comme les régions les plus éloignées de notre Galaxie. Cette découverte fournit une pièce importante du puzzle pour comprendre comment les molécules organiques complexes se forment dans l’Univers », explique Kenji Furuya, astronome à l’Observatoire national d’astronomie du Japon et co-auteur de l’article.
Cependant, il n’est pas encore clair si une telle complexité chimique est courante dans la partie externe de la Galaxie. Les molécules organiques complexes présentent un intérêt particulier, car certaines d’entre elles sont liées à des molécules prébiotiques formées dans l’espace. L’équipe prévoit d’observer un plus grand nombre de régions de formation d’étoiles à l’avenir et espère clarifier si les systèmes chimiquement riches, tels qu’on les voit dans notre système solaire, sont omniprésents dans l’histoire de l’Univers.
Référence : « The Detection of a Hot Molecular Core in the Extreme Outer Galaxy » par Takashi Shimonishi, Natsuko Izumi, Kenji Furuya et Chikako Yasui, 1er décembre 2021, Le Journal d’Astrophysique.
DOI : 10.3847 / 1538-4357 / ac289b
Ce travail est soutenu par une subvention de la Société japonaise pour la promotion de la science (19H05067, 21H00037, 21H01145).
