On pense qu’une grande partie du carbone dans l’espace existe sous la forme de grosses molécules appelées hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) Depuis les années 1980, des preuves circonstancielles indiquent que ces molécules sont abondantes dans l’espace, mais elles n’ont pas été directement observées

À présent, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur assistant du MIT Brett McGuire a identifié deux HAP distinctifs dans une zone d’espace appelée Taurus Molecular Cloud (TMC-1). On pensait que les HAP ne se formaient efficacement qu’à des températures élevées – sur Terre, ils se présentent comme des sous-produits de la combustion de combustibles fossiles, et on les trouve également dans les marques de charbon sur les aliments grillés Mais le nuage interstellaire où l’équipe de recherche les a observées n’a pas encore commencé à former des étoiles et la température est d’environ 10 degrés au-dessus du zéro absolu

Cette découverte suggère que ces molécules peuvent se former à des températures beaucoup plus basses que prévu, et cela pourrait conduire les scientifiques à repenser leurs hypothèses sur le rôle de la chimie des HAP dans la formation des étoiles et des planètes, affirment les chercheurs.

«Ce qui rend la détection si importante, c’est que non seulement nous avons confirmé une hypothèse en cours d’élaboration depuis 30 ans, mais que nous pouvons maintenant examiner toutes les autres molécules de cette seule source et leur demander comment elles réagissent. forment les HAP que nous voyons, comment les HAP que nous voyons peuvent réagir avec d’autres choses pour éventuellement former des molécules plus grosses, et quelles implications cela peut avoir pour notre compréhension du rôle des très grosses molécules de carbone dans la formation des planètes et des étoiles ». dit McGuire, auteur principal de la nouvelle étude

Michael McCarthy, directeur associé du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, est un autre auteur principal de l’étude, qui paraît aujourd’hui dans Science L’équipe de recherche comprend également des scientifiques de plusieurs autres institutions, notamment l’Université de Virginie, l’Observatoire national de radioastronomie et le Goddard Space Flight Center de la NASA.

À partir des années 1980, les astronomes ont utilisé des télescopes pour détecter les signaux infrarouges suggérant la présence de molécules aromatiques, qui sont des molécules qui comprennent généralement un ou plusieurs anneaux de carbone On pense qu’environ 10 à 25% du carbone de l’espace se trouve dans les HAP, qui contiennent au moins deux anneaux de carbone, mais les signaux infrarouges n’étaient pas suffisamment distincts pour identifier des molécules spécifiques

«Cela signifie que nous ne pouvons pas creuser dans les mécanismes chimiques détaillés de leur formation, de leur réaction entre elles ou avec d’autres molécules, de leur destruction et de tout le cycle du carbone tout au long du processus de formation. étoiles et planètes et finalement la vie », dit McGuire

Bien que la radioastronomie soit une bête de somme de la découverte moléculaire dans l’espace depuis les années 1960, les radiotélescopes suffisamment puissants pour détecter ces grosses molécules n’existent que depuis un peu plus d’une décennie. Ces télescopes peuvent capter les spectres de rotation des molécules, qui sont des motifs distinctifs de lumière que les molécules émettent lorsqu’elles dégringolent dans l’espace. Les chercheurs peuvent ensuite essayer de faire correspondre les modèles observés dans l’espace avec les modèles qu’ils ont vus à partir de ces mêmes molécules dans les laboratoires sur Terre.

« Une fois que vous avez cette correspondance de modèle, vous savez qu’il n’y a pas d’autre molécule existante qui pourrait émettre ce spectre exact Et, l’intensité des lignes et la force relative des différentes parties du motif vous disent quelque chose sur la quantité de molécule qu’il y a et sur la chaleur ou le froid de la molécule », dit McGuire.

McGuire et ses collègues étudient le TMC-1 depuis plusieurs années car des observations précédentes ont révélé qu’il était riche en molécules de carbone complexes Il y a quelques années, un membre de l’équipe de recherche a observé des indices selon lesquels le nuage contenait du benzonitrile – un cycle à six carbones attaché à un groupe nitrile (carbone-azote).

Les chercheurs ont ensuite utilisé le télescope Green Bank, le plus grand radiotélescope orientable au monde, pour confirmer la présence de benzonitrile Dans leurs données, ils ont également trouvé des signatures de deux autres molécules – les HAP rapportés dans cette étude Ces molécules, appelées 1-cyanonaphtalène et 2-cyanonaphtalène, se composent de deux anneaux benzéniques fusionnés ensemble, avec un groupe nitrile attaché à un anneau

«La détection de ces molécules est une avancée majeure en astrochimie Nous commençons à relier les points entre les petites molécules – comme le benzonitrile – dont on sait qu’elles existent dans l’espace, aux HAP monolithiques qui sont si importants en astrophysique », déclare Kelvin Lee, post-doctorant au MIT qui est l’un des auteurs de la étudier

La découverte de ces molécules dans le TMC-1 froid et sans étoile suggère que les HAP ne sont pas seulement les sous-produits d’étoiles mourantes, mais peuvent être assemblés à partir de molécules plus petites

« À l’endroit où nous les avons trouvés, il n’y a pas d’étoile, donc soit ils sont en train d’être construits sur place, soit ce sont les restes d’une étoile morte », dit McGuire «Nous pensons qu’il s’agit probablement d’une combinaison des deux – les preuves suggèrent qu’il ne s’agit ni d’une voie ni de l’autre exclusivement C’est nouveau et intéressant, car il n’y avait vraiment pas eu de preuves d’observation pour cette voie ascendante auparavant »

Le carbone joue un rôle essentiel dans la formation des planètes, de sorte que la suggestion selon laquelle les HAP pourraient être présents même dans les régions sans étoiles et froides de l’espace peut inciter les scientifiques à repenser leurs théories sur les produits chimiques disponibles pendant la formation des planètes, dit McGuire. Lorsque les HAP réagissent avec d’autres molécules, ils peuvent commencer à former des grains de poussière interstellaires, qui sont les graines d’astéroïdes et de planètes.

« Nous devons repenser entièrement nos modèles de la façon dont la chimie évolue, à partir de ces noyaux sans étoiles, pour inclure le fait qu’ils forment ces grandes molécules aromatiques », dit-il.

McGuire et ses collègues prévoient maintenant d’étudier plus en détail comment ces HAP se sont formés et quels types de réactions ils peuvent subir dans l’espace. Ils prévoient également de continuer à scanner le TMC-1 avec le puissant télescope Green Bank Une fois qu’ils ont ces observations du nuage interstellaire, les chercheurs peuvent essayer de faire correspondre les signatures qu’ils trouvent avec les données qu’ils génèrent sur Terre en mettant deux molécules dans un réacteur et en les dynamitant avec des kilovolts d’électricité, en les divisant en morceaux et en les laissant recombiner Cela pourrait entraîner des centaines de molécules différentes, dont beaucoup n’ont jamais été vues sur Terre

« Nous devons continuer à voir quelles molécules sont présentes dans cette source interstellaire, car plus nous en savons sur l’inventaire, plus nous pouvons commencer à essayer de connecter les éléments de cette toile de réaction », déclare McGuire.

La recherche a été financée par la NASA, le Smithsonian Institute, la National Science Foundation, la Alexander von Humboldt Foundation et le programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne

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Molécule, astronomie, espace, chimie

Actualités – États-Unis – Trouvé dans l’espace: molécules complexes à base de carbone – ScienceBlogcom
Titre associé :
– Des Carbon-ring des molécules liées à la vie ont été découvertes dans l’espace pour la première fois
Molecules extraterrestres dans Dark-Clouds of the Cosmos – « Jamais vu dans l’espace »
Les astronomes détectent deux nouveaux aromatiques polycycliques Hydrocarbures en milieu interstellaire
trouvées dans l’espace: molécules complexes à base de carbone

Source: https://scienceblog.com/521829/found-in-space-complex-carbon-based-molecules/

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