Le télescope spatial James Webb repère les premières molécules organiques complexes de l’univers
Les astronomes ont détecté les plus anciens exemples connus de molécules organiques complexes dans l’univers, rapporte une nouvelle étude.
Ces produits chimiques – tout comme ceux trouvés dans la fumée et la suie sur Terre – résident dans un premier galaxie qui s’est formé lorsque l’univers était d’environ 10% de son âge actuel, selon l’étude.
Les molécules à base de carbone, techniquement connues sous le nom d’hydrocarbures aromatiques polycycliques, se trouvent dans les gisements de pétrole et de charbon sur Terreainsi que dans le smog.
« Les molécules que nous avons trouvées ne sont pas des choses simples comme l’eau ou le dioxyde de carbone », a déclaré à Space.com l’auteur principal de l’étude, Justin Spilker, astronome à la Texas A&M University à College Station. « Nous parlons de grosses molécules souples contenant des dizaines ou des centaines d’atomes. »
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Ces molécules organiques complexes sont courantes dans l’espace, où elles sont souvent liées à de minuscules grains de poussière. Les astronomes les étudient car ils peuvent aider à révéler des détails clés de l’activité au sein des galaxies – par exemple, ils aident à influencer la vitesse à laquelle le gaz interstellaire se refroidit. Cependant, la détection de ces molécules dans des galaxies très lointaines qui se sont formées lorsque l’univers était relativement jeune a été difficile, car télescopes étaient limités dans leur sensibilité et le nombre de longueurs d’onde de lumière qu’ils surveillaient.
Désormais, grâce à la nouvelle technologie extraordinairement puissante de la NASA Télescope spatial James Webb (JWST), Spilker et ses collègues ont détecté ces molécules dans une galaxie connue sous le nom de SPT0418-47 à plus de 12 milliards d’années-lumière de la Terre.
« Il est remarquable que l’univers puisse fabriquer très rapidement de très grosses molécules complexes après la Big Bang« , a déclaré Spilker.
Compte tenu de la distance extrême de SPT0418-47, la lumière détectée par les astronomes a commencé son voyage moins de 1,5 milliard d’années après le Big Bang. (L’univers a actuellement environ 13,8 milliards d’années.)
« Cela repousse l’ancien record de détections comme celle-ci d’environ un milliard d’années supplémentaires », a déclaré Spilker.
La découverte a été faite à l’aide d’une chaîne dans le tissu de l’espace-temps connue sous le nom de lentille gravitationnelle. Albert Einstein a découvert que la masse déforme l’espace-temps, un peu comme la façon dont une boule de bowling pourrait étirer une feuille de caoutchouc sur laquelle elle reposait. Plus la masse d’un objet est grande, plus l’espace-temps se courbe autour de l’objet, et donc plus l’attraction gravitationnelle de l’objet est forte. La façon dont la gravité se comporte signifie qu’elle peut courber la lumière comme une lentilledonc un champ gravitationnel puissant, tel que celui produit par un amas massif de galaxies, peut agir comme une loupe géante.
Les astronomes ont détecté l’ancien détenteur du record des plus anciennes molécules organiques complexes en utilisant plus d’une journée complète d’observations par la NASA Télescope spatial Spitzer, a déclaré Spilker. En comparaison, en utilisant JWST, « nous n’avons regardé cette galaxie que pendant un total d’une heure », a-t-il déclaré. « Webb rend vraiment la recherche de molécules organiques trop facile. »
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De plus, alors que les efforts précédents pour détecter des molécules organiques complexes dans les galaxies anciennes ne pouvaient dire que si les produits chimiques étaient là ou non, « la résolution de Webb nous permet de voir les détails réels de l’endroit où se trouvent les molécules dans une galaxie au lieu de simplement savoir si elles sont ou non. là du tout », a déclaré Spilker. Dans SPT0418-47, la présence de ces molécules n’est pas uniforme à travers la galaxie, la raison reste à expliquer.
Dans l’ensemble, ces nouvelles découvertes suggèrent qu' »il est possible que des galaxies se forment en surmultipliée », a déclaré Spilker. « La galaxie que nous avons étudiée est déjà tout aussi massive, et ses étoiles ont formé autant de carbone et d’oxygène que la nôtre. voie Lactée, même si c’est seulement un dixième de l’âge. C’est comme un élève de troisième année qui a déjà vécu toute une carrière – est allé à l’université, a accompli une carrière de travail, puis a pris sa retraite à huit ans. Les nouveaux résultats de Webb impliquent qu’il n’est en fait pas très difficile pour les galaxies de produire des molécules vraiment complexes grâce à toute cette chimie riche qui se déroule dans l’espace. »
De plus, les scientifiques pensaient auparavant que ces molécules organiques complexes étaient liées à la formation d’étoiles. Cependant, les nouvelles données ont révélé que cela pourrait ne pas toujours s’avérer vrai – Spilker et ses collègues ont trouvé de nombreuses régions avec ces molécules mais pas de formation d’étoiles, et d’autres avec de nouvelles étoiles en formation mais aucune de ces molécules, a-t-il déclaré.
« Trouver ces grosses molécules complexes dans les galaxies alors que l’univers était très jeune est l’une de ces choses que beaucoup d’astronomes espéraient et s’attendaient à ce que Webb fasse, et j’espère que les leçons que nous avons tirées de cette première tentative pourront nous aider tous. alors que nous avançons », a déclaré Spilker. « Je suis impatient de pousser vers des galaxies encore plus éloignées et plus jeunes – pouvons-nous éventuellement en trouver une qui n’a tout simplement pas eu assez de temps pour que des molécules aussi grosses se forment ? J’aimerais aussi mieux comprendre pourquoi ces molécules existent dans certaines régions de galaxies mais pas d’autres. Qu’y avait-il de spécial dans les régions avec les molécules qui permettaient à de grosses molécules de se former rapidement ? »
Spilker a averti que l’instrument infrarouge moyen JWST (MIRI) utilisé pour faire les nouvelles découvertes « semble avoir baisse des performances tout de suite. La NASA dispose d’une équipe de très bons ingénieurs qui étudient actuellement la cause du problème. Mais si les performances continuent de se détériorer, cela pourrait rendre des études comme celle-ci impossibles après l’année prochaine. »
Les scientifiques ont détaillé leurs trouvailles en ligne aujourd’hui (5 juin) dans la revue Nature.