Les scientifiques de l'Université de Floride centrale (UCF) et leurs collaborateurs ont découvert de nouvelles perspectives sur la formation d'objets glacés éloignés dans l'espace au-delà de Neptune, offrant une compréhension plus profonde de la formation et de la croissance de notre système solaire.
En utilisant le télescope spatial James Webb (JWST), les scientifiques ont analysé les corps lointains – connus sous le nom d'objets trans-neptuniens (TNO) – et ont trouvé des traces variables de méthanol. Les découvertes les aident à mieux classer différents TNO et à comprendre les réactions chimiques complexes dans l'espace qui peuvent être liées à la formation de notre système solaire et à l'origine de la vie.
Les résultats, publiés dans Les lettres de journal astronomiquerévèlent deux groupes distincts de TNO avec une présence de méthanol de glace de surface: un avec une quantité épuisée de méthanol de surface et un grand réservoir sous la surface, et un autre – le plus long du soleil – avec une présence globale de méthanol plus faible.
L'étude suggère que l'irradiation cosmique sur des milliards d'années peut avoir joué un rôle dans la distribution variable du méthanol du premier groupe, tout en soulevant de nouvelles questions sur les signatures en sourdine du deuxième groupe.
Retour dans le temps et l'espace
Les TNO sont importants pour notre compréhension des origines de notre système solaire, car ce sont des restes incroyablement bien conservés du disque protoplanétaire – ou un disque de gaz et de poussière entourant une jeune star comme le soleil – et peuvent donner aux scientifiques un aperçu complet du passé.
Le professeur de recherche du Département de physique de l'UCF, Noemí Pinilla-Alonso, qui travaille maintenant à l'Université d'Oviedo en Espagne, a co-a dirigé la recherche dans le cadre du programme d'objets trans-neptunian (DISCO) dirigée par l'UCF qui comprend le professeur associé de l'UCF Florida Space Institute (FSI) Ana Carolina de Souza-Feliciano.
Pinilla-alonso affirme que la recherche aide à rassembler l'histoire de la chimie du système solaire et à obtenir des informations sur les exoplanètes, où le méthanol et le méthane jouent un rôle crucial dans la formation des atmosphères et la distinction dans les conditions des mondes potentiellement habitables.
« Le méthanol, un simple alcool, a été trouvé sur les comètes et les TNO distants, laissant entendre qu'il peut être un ingrédient primitif hérité des premiers jours de notre système solaire – ou même de l'espace interstellaire », explique Pinilla-alonso.
« Mais le méthanol est plus qu'un simple respect du passé. Lorsqu'il est exposé au rayonnement, il se transforme en nouveaux composés, agissant comme une capsule temporelle chimique qui révèle comment ces mondes glacés ont évolué sur des milliards d'années. »
La glace au méthanol est un précurseur clé qui peut conduire à des molécules organiques telles que les sucres, et sa découverte dans les TNO ouvre à bien plus encore, dit-elle.
Ces différences spectrales révèlent que tous les TNO ne se sont pas formés à partir des mêmes ingrédients moléculaires, dit Pinilla-alonso. Au lieu de cela, leurs compositions reflètent leurs origines – où et comment elles se sont formées – et leurs transformations au fil du temps.
« Ce qui m'a le plus excité, c'est de réaliser que ces différences étaient liées au comportement du méthanol – un ingrédient clé qui était depuis longtemps insaisissable sur les TNO des observations terrestres », dit-elle. « Nos résultats suggèrent que le méthanol est détruit à la surface des TNO par irradiation, mais reste plus abondant dans le sous-sol, protégé de cette exposition. »
Pinilla-alonso a travaillé aux côtés des chercheurs de l'UCF FSI, notamment De Souza-Feliciano, qui a synthétisé les données de laboratoire avec la modélisation pour mieux expliquer le comportement du méthanol.
De Souza-Felicianio a aidé à mieux visualiser les résultats en reproduisant certaines des caractéristiques spectrales que les scientifiques voyaient et pouvaient donc apporter un soutien mathématique aux données de l'étude.
« L'une des plus grandes surprises est venue du comportement du méthanol », explique De Souza-Feliciano. « D'après les données de laboratoire, ses signatures à des longueurs d'onde plus courtes diffèrent des personnes fondamentales en longueurs d'onde plus longues. »
De Souza-Feliciano a collaboré à des projets de recherche disco antérieurs en utilisant JWST qui caractérisait des objets binaires et d'autres TNO distants.
« Le principal document disco a abordé les principales caractéristiques des trois groupes de TNO », dit-elle. « Cet article entre en détail sur l'un d'eux, connu sous le nom de groupe de falaises, qui est le surnom du groupe spectral où la réflectance n'a pas augmenté après environ 3,3 microns. »
Non seulement ces capsules temporelles TNOS du groupe Cliff pour notre système solaire, mais le groupe abrite des TNO classiques froids qui sont en grande partie restés en place depuis leur formation, dit De Souza-Felicianio.
« L'une des raisons pour lesquelles ce groupe est une clé pour la compréhension du système solaire extérieur est (parce qu'il contient tous les TNO classiques froids », dit-elle. « Les TNO classiques à froid sont le seul groupe dynamique qui est probablement resté à l'endroit où ils se sont formés de la formation du système solaire à aujourd'hui. »
Rosario Brunetto, astronome à l'Université Paris-Saclay, a mené la recherche avec ses collègues scientifiques Elsa Hénault et Sasha Cryan.
Il dit qu'il pense que cette découverte collaborative fournira une connaissance fondamentale de notre système solaire et enflammera l'intérêt pour la science planétaire.
« Cette découverte remodèle non seulement notre compréhension des TNO, mais fournit également une référence cruciale pour interpréter les observations de JWST d'autres objets lointains, tels que les chevaux de Troie Neptune, les centaures et les astéroïdes, ainsi que pour les missions futures explorant le système solaire extérieur », dit Brunetto.
« Au-delà de sa signification scientifique, la recherche de méthanol dans le système solaire alimente également la curiosité et inspire les nouvelles générations pour explorer le cosmos et comprendre les évolutions chimiques dans l'espace. »
Le scientifique adjoint de l'UCF FSI, Charles Schambeau, et l'étudiant diplômé de la physique de l'UCF, Brittany Harvison, ont également contribué à la recherche.
