Communiqué de presse

ALMA et Rosetta détectent du Fréon 40 dans l’espace

Brisant l'espoir que cette molécule soit un marqueur de la vie

2 octobre 2017

Des observations effectuées au moyen du Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l’Atacama (ALMA) et de la sonde Rosettta de l’ESA, ont révélé la présence de Fréon 40, un organohalogène, au sein du gaz qui environne une jeune étoile ainsi qu’une comète. Sur Terre, les organohalogènes résultent de la survenue de processus organiques. C’est la toute première fois qu’ils font l’objet d’une détection dans l’espace interstellaire. Cette découverte invite à penser que les oganohalogènes ne sont peut-être pas d’aussi bons marqueurs de la vie qu’espéré, mais qu’ils sont sans doute des composants essentiels de la matière à partir de laquelle les planètes se forment. Ce résultat, à paraître au sein de la revue Nature Astronomy, souligne le défi que constitue la découverte de molécules susceptibles d’indiquer la présence de vie au-delà de la Terre.

Grâce aux données acquises par ALMA au Chili et l’instrument ROSINA à bord de la sonde Rosetta de l’ESA, une équipe d’astronomes a découvert de faibles traces de Freon-40 (CH₃Cl), un composé chimique par ailleurs baptisé chlorure de méthyle et chlorométhane, autour du système stellaire en formation IRAS 16293-2422 [1] situé à quelque 400 années lumière de la Terre, ainsi qu’au sein de la célèbre comète 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G) dans notre propre système solaire. Cette nouvelle observation d’ALMA constitue la toute première détection d’un organohalogène dans l’espace interstellaire [2].

Les organohalogènes se composent d’halogènes, tels le chlore et le fluor, liés au carbone et parfois même à d’autres éléments. Sur Terre, ces composés résultent de divers processus biologiques – au sein d’organismes allant de l’Homme aux champignons – ainsi que de processus industriels tels la production de colorants et de médicaments [3].

La récente découverte de l’un de ces composés, le Fréon-40, en des lieux antérieurs à l’origine de la vie, pourrait s’avérer décevante, des travaux antérieurs ayant suggéré que la présence de ces molécules pourrait indiquer la présence de vie.

“La découverte de l’organohalogène Fréon-40 à proximité de ces jeunes étoiles de type Soleil constitua une véritable surprise”, précise Edith Fayolle, chercheur au Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson de Cambridge, Massachussets, Etats-Unis, et auteur principal de la nouvelle publication. “Nous n’avions tout simplement pas envisagé sa formation et fûmes surpris de le détecter en si grande quantité. Il apparaît clair à présent que ces molécules se constituent facilement au sein des cocons stellaires, offrant ainsi un aperçu de l’évolution chimique des systèmes planétaires, le nôtre y compris.”

L’étude des exoplanètes a désormais dépassé le simple stade de la quête de planètes – plus de 3000 exoplanètes sont désormais connues – pour se focaliser sur la recherche de marqueurs chimiques censés indiquer la présence potentielle de vie. La détermination des molécules annonciatrices de vie constitue une étape cruciale mais l’établissement de la liste de marqueurs fiables demeure un processus délicat.

“La découverte d’organohalogènes par ALMA dans le milieu interstellaire nous renseigne par ailleurs sur les conditions initiales de la chimie organique planétaire. La connaissance de cette chimie constitue une étape importante vers la compréhension des origines de la vie” ajoute Karin Öberg, co-auteure de l’étude. “Notre découverte suggère que les organohalogènes figurent probablement parmi les composants de la soupe dite “primordiale”, tant sur la Terre jeune que sur les exoplanètes rocheuses naissantes.”

Ces éléments invitent à penser que les astronomes ont peut-être fait fausse route ; plutôt que d’indiquer la présence d’une vie existante, les organohalogènes pourraient constituer un élément de compréhension de la chimie impliquée dans l’origine de la vie.

Jes Jørgensen de l’Institut Niels Bohr à l’Université de Copenhague, co-auteur de l’étude, ajoute : “Ce résultat témoigne de la capacité d’ALMA à détecter des molécules présentant un intérêt astrobiologique dans l’environnement de jeunes étoiles et aux échelles où les planètes pourraient se former. Grâce à ALMA, nous avons dans un premier temps découvert de simples sucres ainsi que les précurseurs d’acides aminés autour de diverses étoiles. La récente découverte de Fréon-40 autour de la comète 67P/C-G renforce le lien entre la chimie prébiotique des protoétoiles distantes et notre propre système solaire.”

En outre, les astronomes ont comparé les quantités relatives de Fréon-40 qui contiennent différents isotopes de carbone dans le jeune système solaire et la comète – et découvert des abondances similaires. Ce résultat renforce l’hypothèse selon laquelle un jeune système planétaire peut hériter de la composition chimique du cocon stellaire dont il est issu et suggère la possibilité que les organohalogènes puissent être acheminés sur les protoplanètes en cours de formation ou via des impacts cométaires.

“Nos résultats indiquent qu’il nous reste encore beaucoup à apprendre sur la formation des organohalogènes” conclut Edith Fayolle. “Pour ce faire, d’autres recherches d’organohalogènes autour d’autres protoétoiles doivent être menées.”

Notes

[1] Cette protoétoile consiste en un système stellaire binaire environné d’un nuage moléculaire situé au coeur de la région de formation d’étoiles Rho Ophiuchi. Elle constitue donc une excellente cible pour ALMA dans le domaine (sub-)millimétrique..

[2] Les données utilisées sont issues du sondage PILS (ALMA Protostellar Interferometric Line Survey) dont l’objectif est de cartographier la complexité chimique de IRAS 16293-2422 en l’imageant sur la gamme de longueurs d’onde couvertes par ALMA dans la fenêtre atmosphérique de 0,8 mm et à de très petites échelles, semblables à la taille du système solaire.

[3] Le fréon fut massivement utilisé comme réfrigérant. Son effet destructeur sur la couche d’ozone protectrice de la Terre a conduit à interdire son utilisation.

Plus d'informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Protostellar and Cometary Detections of Organohalogens” par E. Fayolle et al., à paraître dans l’édition du 2 octobre 2017 de la revue Nature Astronomy.

L’équipe est composée de Edith C. Fayolle (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Etats-Unis), Karin I. Öberg (Centre d’Astrophysique Harvard-Smithson, Etats-Unis),  Jes K. Jørgensen (Université de Copenhague, Danemark), Kathrin Altwegg (Université de Bern, Suisse),  Hannah Calcutt (Université de Copenhague, Danemark), Holger S. P. Müller (Université de Cologne, Allemagne), Martin Rubin (Université de Bern, Suisse), Matthijs H. D. van der Wiel (Institut Néerlandais de RadioAstronomie, Pays-Bas), Per Bjerkeli (Observatoire Spatial Onsala, Suède), Tyler L. Bourke (Observatoire Jodrell Bank, Royaume-Uni), Audrey Coutens (University College de Londres, Royaume-Uni), Ewine F. van Dishoeck (Université de Leiden, Pays-Bas; Institut Max Planck dédié à la physique extraterrestre, Allemagne), Maria N. Drozdovskaya (Université de Bern, Suisse), Robin T. Garrod (Université de Virginie, Etats-Unis), Niels F. W. Ligterink (Université de Leiden, Pays-Bas), Magnus V. Persson (Observatore Spatial Onsala, Suède), Susanne F. Wampfler (Université de Bern, Suisse) et l’équipe de l’instrument ROSINA.

Le Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l'Atacama (ALMA), une installation astronomique internationale, est le fruit d'un partenariat entre l'ESO, la U.S. National Science Foundation (NSF) et le National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon en coopération avec le Chili. ALMA est financé par l'Observatoire Européen Austral (ESO) pour le compte de ces Etats membres, la NSF en coopération avec le National Research Council du Canada (NRC), le National Science Council of Tawain (NSC) et le NINS en coopération avec l’Academia Sinica (AS) in Taiwan et le Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

La construction et la gestion d'ALMA sont supervisées par l'ESO pour le compte de ses Etats membres, par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dirigé par Associated Universities, Inc (AUI) en 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.

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

Liens

• Publication dans Nature Astronomy
• Communiqué de presse de la NRAO
• Comuniqué de Presse de l’ESA
• Résultats antérieurement acquis par ALMA sur cette étoile: isocyanate de méthyle et sucres
• Photos d’ALMA

Contacts

Edith Fayolle
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, Massachusetts, USA
Courriel: efayolle@cfa.harvard.edu

Jes K. Jørgensen
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen
Copenhagen, Denmark
Tél: +45 4250 9970
Courriel: jeskj@nbi.dk

Ewine van Dishoeck
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Leiden, Netherlands
Tél: +31 71 5275814
Courriel: ewine@strw.leidenuniv.nl

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Thierry Botti (contact presse pour la France)
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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1732.