Une équipe dirigée par des astronomes de l'Université Leiden aux Pays-Bas et de l'Observatoire national de la radio-astronomie en Virginie (États-Unis) ont, pour la première fois, détecté de glace d'eau semi-lourde avec robustesse autour d'une jeune étoile solaire. Les résultats renforcent le cas qu'une partie de l'eau de notre système solaire s'est formé avant notre soleil et les planètes.
Leurs résultats sont publiés dans Les lettres de journal astrrophysique.
Une façon dont les astronomes retracent l'origine de l'eau consiste à mesurer son rapport de deutération. C'est la fraction de l'eau qui contient un atome de deutérium au lieu de l'un des hydrogènes. Donc au lieu de H2O, c'est HDO, qui est aussi appelé eau semi-lourde. Une forte fraction d'eau semi-lourde est un signe que l'eau s'est formée dans un endroit très froid, comme les nuages sombres primitifs de poussière, de glace et de gaz à partir desquels les étoiles naissent.
Dans nos océans et dans les comètes et sur des lunes glacées, jusqu'à une molécule d'eau sur quelques milliers sur quelques milliers se compose d'eau semi-lourde. Cela est environ 10 fois plus élevé que prévu en fonction de la composition de notre soleil. Par conséquent, les astronomes émettent une partie de l'eau de notre système solaire à l'origine de glace dans des nuages sombres, des centaines de milliers d'années avant la naissance de notre soleil. Pour confirmer cette hypothèse, ils doivent mesurer le rapport de deutération de la glace d'eau dans de telles régions de formation d'étoiles.
L'équipe internationale d'astronomes a désormais détecté un tel ratio de glace d'eau semi-lourde dans une enveloppe protostellaire, qui est le nuage de matériel qui entoure une étoile à ses étapes embryonnaires.
Signature magnifiquement claire
Les astronomes ont utilisé le télescope spatial James Webb pour leur étude. Avant son lancement, le rapport de deutération de l'eau dans les régions de formation d'étoiles ne pouvait être mesuré de manière fiable que dans la phase gazeuse, où elle peut être modifiée chimiquement. « Maintenant, avec la sensibilité sans précédent de Webb, nous observons une signature de glace d'eau semi-lourde magnifiquement claire vers un protostar », explique Katie Slavicinska, un doctorat. Étudiant de l'Université Leiden (Pays-Bas) qui a dirigé l'étude.
Le protostar en question est le L1527 IRS, situé dans la constellation du Taureau, à environ 460 années-lumière de la Terre. « De plusieurs manières, il est similaire à ce que nous pensons que notre Soleil a été quand il a commencé à se former », explique John Tobin, de l'Observatoire national de la radio-astronomie en Virginie (États-Unis), qui dirige l'un des programmes Webb responsables des observations.
Le rapport de deutération de l'eau L1527 est très similaire au rapport de certaines comètes ainsi que le disque protoplanétaire d'une jeune étoile plus évoluée, qui suggère des origines chimiques froides et anciennes similaires de l'eau trouvée dans tous ces objets.
« Cette constatation ajoute aux preuves de montage que la majeure partie de la glace d'eau rend son voyage largement inchangé du premier aux dernières étapes de la formation des étoiles », a déclaré la co-auteur Ewine Van Dishoeck, professeur d'astronomie à l'Université de Leiden qui a passé une grande partie de sa carrière à tracer le voyage de l'eau à travers l'espace.
Prévoit d'enquêter sur 30 protostars et nuages sombres
Néanmoins, le rapport de deutération de glace d'eau mesuré dans le L1527 IRS est légèrement plus élevé que les rapports mesurés dans certaines comètes de notre système solaire et le rapport d'eau sur Terre. Une variété de facteurs pourraient provoquer une telle différence. Par exemple, une partie de l'eau de ces comètes et sur terre aurait pu être modifiée chimiquement dans le disque. Ou le nuage sombre qui a formé notre soleil peut différer du nuage sombre où la L1527 IRS s'est formée.
Plus d'observations de glace d'eau semi-lourde sont prévues afin d'étudier les raisons possibles de ces différences. Slavicinska et co-auteur Tom Megeath, professeur d'astronomie à l'Université de Tolède (États-Unis), dirigeront plusieurs programmes Webb qui étendront la recherche de la glace HDO à 30 nouveaux protostars et des nuages sombres primitifs. Pendant ce temps, Tobin mène des observations complémentaires avec le réseau d'Atacama à grand millimètre / submillimétrique qui recherchera le gaz HDO dans plusieurs des mêmes cibles.
