Des astronomes repèrent du benzène sur une planète

Une équipe internationale d'astronomes comprenant plusieurs chercheurs néerlandais a observé pour la première fois la molécule de benzène (C6H6) dans un disque en formation de planètes autour d'une jeune étoile.

Outre le benzène, ils ont vu de nombreux autres composés carbonés plus petits et quelques molécules riches en oxygène. Les observations suggèrent que, comme notre propre Terre, les planètes rocheuses formées dans ce disque contiennent relativement peu de carbone. Les scientifiques publient leurs résultats jeudi soir dans la revue Nature Astronomy.

Les chercheurs ont étudié la jeune et petite étoile J160532 (un dixième de la masse de notre soleil) à environ 500 années-lumière de nous, en direction de la constellation du Scorpion. Autour de ces petites étoiles jeunes se forment de nombreuses planètes rocheuses semblables à la Terre, dans des disques faits de gaz et de poussière. Jusqu’à présent, il était difficile d’étudier les molécules situées dans la partie interne chaude de ces disques, où se forment la majorité des planètes, en raison de la sensibilité et de la résolution spectrale limitées des observatoires précédents.

Pour leurs recherches, les scientifiques ont utilisé les données du spectromètre MIRI à bord du télescope spatial James Webb. MIRI peut voir à travers les nuages ​​de poussière et est particulièrement bien adapté pour mesurer les gaz chauds dans les disques internes. Les principales optiques du spectromètre MIRI ont été conçues et construites par l'École de recherche néerlandaise en astronomie (NOVA).

"C'est exactement le genre de science pour laquelle le spectromètre MIRI a été conçu", déclare Ewine van Dishoeck (Université de Leiden), qui a participé dès le début à la construction de Webb et de l'instrument MIRI. "Les spectres contiennent une multitude de données qui nous renseignent sur la composition chimique et physique des disques formant des planètes."

Beaucoup de gaz carbonique, peu d'oxygène

Outre la toute première observation de benzène dans un disque en formation de planètes, les chercheurs ont également observé pour la première fois l'hydrocarbure diacétylène (C4H2) et une quantité inhabituellement importante d'acétylène gazeux (C2H2), un hydrocarbure très réactif. Étonnamment, ce disque contient très peu d’eau et de dioxyde de carbone. Ces composés riches en oxygène se trouvent cependant souvent dans d’autres disques de poussière. L'identification de ces molécules a nécessité une étroite collaboration avec des chimistes qui mesurent les spectres (les empreintes chimiques) en laboratoire.

Les chercheurs soupçonnent que le benzène et le (di-)acétylène sont libérés dans le disque suite à la destruction des grains de poussière riches en carbone par la jeune étoile active. Les grains de poussière qui resteraient contiendraient des silicates avec relativement peu de carbone. Dans une phase ultérieure, les grains à faible teneur en carbone se regroupent en morceaux plus gros. Celles-ci finissent par devenir des planètes rocheuses comme la Terre. Ce scénario pourrait expliquer pourquoi notre Terre est si pauvre en carbone.

Cinquante disques à emporter

Pendant ce temps, les chercheurs travaillent sur les données de plus de 30 autres disques de poussière autour de jeunes étoiles et des données sur 20 disques supplémentaires sont attendues cette année. Ce faisant, ils devraient découvrir d’autres molécules et acquérir davantage de connaissances sur la formation des planètes autour des étoiles, des plus petites à celles qui font 2 à 3 fois la masse de notre soleil.

L'auteur principal de l'étude, Benoît Tabone (aujourd'hui chercheur CNRS à l'Université Paris-Saclay en France et auparavant affilié à l'Université de Leyde) conclut : « Ce travail n'est qu'un premier aperçu des conditions physiques et chimiques dans lesquelles se trouvent des planètes semblables à la Terre, comme notre Terre. formé." Le co-auteur Aditya Arabhavi, doctorant à l’Université de Groningue, ajoute : « De nombreuses autres molécules seront découvertes, soit dans le disque de J160532, soit dans d’autres disques. Webb est un "terrain de jeu" non seulement pour les astronomes, mais aussi pour les experts en physique moléculaire.»

MINDS (Enquête MIRI sur les disques infrarouges moyens)

L’enquête a eu lieu dans le cadre du programme MINDS d’observation du temps garanti (GTO) du JWST. Le programme est co-dirigé par Inga Kamp (Université de Groningen). Les astronomes de Groningue, Leyde et Nimègue sont étroitement impliqués.

Article scientifique

Une chimie riche en hydrocarbures et un rapport C/O élevé dans le disque interne autour d’une étoile de très faible masse. Par : B. Tabone et coll. Dans : Nature Astronomy, 11 mai 2023. (accès libre))