Pour la première fois, la présence des cations méthyle, également connus sous le nom de molécules carbonées CH3 +, a été confirmée près d’une jeune étoile dans la nébuleuse d’Orion, par le télescope Webb. Depuis les années 70, il était prédit que ces cations méthyle étaient présents dans les disques de gaz qui donnent naissance aux futures planètes, et qu’ils jouent un rôle essentiel dans le développement de la vie.
À environ 1 350 années-lumière de la Terre, un nuage de gaz et de poussières se forme autour d’une jeune étoile, très loin de notre position. Dans quelques millions d’années, ce nuage se comprimera et se condensera pour donner naissance à des planètes. Qui sait, peut-être qu’elles abriteront la vie ? En tout cas, l’un des ingrédients essentiels à la vie est déjà présent. Il est désormais confirmé que dans cette masse de matière stellaire, située bien au-delà de notre portée, se trouvent des “cations méthyle” ou CH3 +, comme indiqué par leur formule chimique. La prédiction de l’existence de ces molécules, formulée il y a cinquante ans, a finalement été confirmée exactement là où on l’espérait.
Cette découverte majeure est attribuée au tout nouveau télescope James Webb, qui observe l’univers depuis l’été 2022. Grâce à sa sensibilité de pointe et à sa spécialisation dans les ondes infrarouges, ce télescope américain est parfaitement adapté pour observer l’évolution des systèmes planétaires. Sa mission comprend notamment l’observation de la nébuleuse d’Orion, une véritable nurserie d’étoiles où le gaz et la poussière se regroupent en disques en vue de former de nouvelles étoiles ainsi que leurs planètes.
Parmi ces étoiles en formation se trouve une étoile appelée d203-506. Il s’agit d’une naine rouge, une petite étoile relativement froide, qui brille déjà et est entourée d’un disque protoplanétaire contenant la matière future de ses planètes. Ce système planétaire en formation était déjà connu grâce aux observations effectuées par le télescope Hubble. Cependant, les caméras modernes du télescope James Webb permettent d’analyser sa lumière avec une précision bien supérieure, même depuis la distance astronomique qui nous sépare de lui.
C’est ainsi qu’on a pu identifier la signature chimique des cations méthyle, ces molécules à base de carbone qui jouent un rôle dans le développement de la vie. Les cations méthyle sont composés d’un atome de carbone (C) et de trois atomes d’hydrogène (H), mais ils présentent une charge électrique positive car il leur manque un électron. Leur formule chimique est donc “CH3 +“. Comme toutes les molécules, les cations méthyle émettent et absorbent des ondes à des fréquences très spécifiques qui constituent leur signature. Ainsi, avec un instrument tel qu’un spectrographe (comme celui présent sur James Webb), il est possible de décomposer le spectre lumineux émis par l’étoile d203-506 et ses futures planètes, d’identifier les longueurs d’onde qui sont particulièrement présentes ou absentes, et d’en déduire quelles molécules sont présentes dans le disque de gaz.
La molécule CH3 + revêt une grande importance pour les astronomes et tous ceux qui s’intéressent à la vie extraterrestre, car elle a la capacité de se lier facilement à d’autres molécules pour former des composés organiques plus complexes à base de carbone. Ces composés organiques sont considérés comme les éléments constitutifs des organismes vivants. Depuis des décennies, on suppose que ces molécules ont joué un rôle crucial dans l’émergence de la vie sur Terre et qu’elles pourraient jouer un rôle similaire sur d’autres mondes lointains. Le “rôle vital du CH3 + dans la chimie interstellaire a été prédit dans les années 70, mais c’est grâce aux capacités du télescope James Webb qu’il a enfin pu être observé”, explique l’Agence spatiale européenne (ESA) dans un communiqué.
L’ESA peut être fière de cette découverte, car le spectrographe du télescope Webb, appelé Nirspec (Near InfraRed Spectrograph), a été conçu en Europe. Il a été développé par EADS (aujourd’hui Airbus) avec la participation du CNRS. Les ingénieurs et les astrochimistes sont tous ravis de cette avancée. Marie-Aline Martin, spécialiste en spectroscopie à l’université Paris-Saclay et membre de l’équipe, déclare : “La détection du CH3 + confirme non seulement l’incroyable sensibilité de James Webb, mais elle valide également l’importance centrale du CH3 + dans la chimie interstellaire.” C’est une agréable surprise car les astronomes craignaient que les molécules CH3 + ne soient détruites par les fortes radiations ultraviolettes auxquelles les disques protoplanétaires sont soumis en raison de leur jeune étoile. En réalité, non seulement les CH3 + ne sont pas détruites, mais elles semblent même être nourries par ces ultraviolets, qui leur fournissent l’énergie nécessaire à leur formation, commente l’ESA. Cette découverte a été publiée dans la revue Nature.
