Nouvelle recherche du groupe du professeur du MIT Brett McGuire a révélé la présence d’une molécule jusqu’alors inconnue dans l’espace. Le document en libre accès de l’équipe, « Spectre de rotation et première détection interstellaire du 2-méthoxyéthanol à l’aide des observations ALMA de NGC 6334I», paraît dans le numéro du 12 avril de Les lettres du journal astrophysique.
Zachary TP Fritun étudiant diplômé du groupe McGuire et l’auteur principal de la publication, ont travaillé à l’assemblage d’un puzzle composé de pièces collectées dans le monde entier, s’étendant au-delà du MIT jusqu’en France, en Floride, en Virginie et à Copenhague, pour réaliser cette découverte passionnante.
« Notre groupe tente de comprendre quelles molécules sont présentes dans les régions de l’espace où les étoiles et les systèmes solaires finiront par prendre forme », explique Fried. « Cela nous permet de comprendre comment la chimie évolue parallèlement au processus de formation des étoiles et des planètes. Pour ce faire, nous examinons les spectres de rotation des molécules, les modèles de lumière uniques qu’elles dégagent lorsqu’elles se déplacent d’un bout à l’autre dans l’espace. Ces motifs sont des empreintes digitales (codes-barres) pour les molécules. Pour détecter de nouvelles molécules dans l’espace, nous devons d’abord avoir une idée de la molécule que nous voulons rechercher, puis nous pouvons enregistrer son spectre en laboratoire ici sur Terre, et enfin nous recherchons ce spectre dans l’espace à l’aide de télescopes.
Recherche de molécules dans l’espace
Le groupe McGuire a récemment commencé à utiliser l’apprentissage automatique pour suggérer de bonnes molécules cibles à rechercher. En 2023, l’un de ces modèles d’apprentissage automatique a suggéré aux chercheurs de cibler une molécule connue sous le nom de 2-méthoxyéthanol.
« Il existe un certain nombre de molécules ‘méthoxy’ dans l’espace, comme l’éther diméthylique, le méthoxyméthanol, l’éther éthylméthylique et le formiate de méthyle, mais le 2-méthoxyéthanol serait le plus gros et le plus complexe jamais vu », explique Fried. Pour détecter cette molécule à l’aide d’observations au radiotélescope, le groupe a d’abord dû mesurer et analyser son spectre de rotation sur Terre. Les chercheurs ont combiné des expériences de l’Université de Lille (Lille, France), du New College of Florida (Sarasota, Floride) et du laboratoire McGuire du MIT pour mesurer ce spectre sur une région à large bande de fréquences allant du micro-onde au sub-millimétrique. régimes de vagues (environ 8 à 500 gigahertz).
Les données glanées à partir de ces mesures ont permis une recherche de la molécule à l’aide d’observations ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) vers deux régions distinctes de formation d’étoiles : NGC 6334I et IRAS 16293-2422B. Les membres du groupe McGuire ont analysé ces observations du télescope aux côtés de chercheurs de l’Observatoire national de radioastronomie (Charlottesville, Virginie) et de l’Université de Copenhague, Danemark.
« En fin de compte, nous avons observé 25 lignes de rotation de 2-méthoxyéthanol alignées avec le signal moléculaire observé vers NGC 6334I (le code-barres correspondait !), ce qui a permis une détection sécurisée du 2-méthoxyéthanol dans cette source », explique Fried. «Cela nous a ensuite permis de dériver les paramètres physiques de la molécule vers NGC 6334I, tels que son abondance et sa température d’excitation. Cela a également permis d’étudier les voies possibles de formation chimique à partir de précurseurs interstellaires connus.
Avoir hâte de
Des découvertes moléculaires comme celle-ci aident les chercheurs à mieux comprendre le développement de la complexité moléculaire dans l’espace au cours du processus de formation des étoiles. Le 2-méthoxyéthanol, qui contient 13 atomes, est assez gros pour les standards interstellaires – à partir de 2021, seules six espèces de plus de 13 atomes ont été détectées en dehors du système solairedont beaucoup appartiennent au groupe de McGuire, et tous existent sous forme de structures annelées.
« Les observations continues de grosses molécules et les dérivations ultérieures de leurs abondances nous permettent de faire progresser nos connaissances sur l’efficacité avec laquelle les grosses molécules peuvent se former et par quelles réactions spécifiques elles peuvent être produites », explique Fried. « De plus, puisque nous avons détecté cette molécule dans NGC 6334I mais pas dans IRAS 16293-2422B, nous avons eu une opportunité unique d’examiner comment les conditions physiques différentes de ces deux sources peuvent affecter la chimie qui peut se produire. »
