Voir à travers la poussière du cosmos, c'est l'une des grandes avancées apportées par le James Webb Space Telescope. Le nouveau télescope spatial de la Nasa lancé en décembre 2021 et qui succède à Hubble est le plus grand télescope jamais envoyé dans l'espace (6,5 mètres de diamètre contre 2 mètres pour la génération précédente). Cet instrument XXL dont le miroir principal est composé de 18 structures hexagonales a déjà permis de livrer de magnifiques images des premières galaxies formées peu après le Big Bang, il y a plus de 13 milliards d'années.

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Décomposer le signal capté dans une pouponnière d'étoiles

Contrairement à Hubble qui observait le cosmos grâce à la lumière visible, le nouveau télescope de la Nasa utilise l'infrarouge pour mieux regarder à travers les couches de poussière de l'environnement spatial. Le James Webb Space Telescope est notamment doté de l'instrument européen Miri qui est composé de spectromètres développés par les Pays-Bas et le Royaume Uni et d'un imageur infrarouge MIRIM développé par la France.

Cette technologie a permis à une équipe de recherche internationale pilotée par le Toulousain Olivier Berné de publier cette semaine une découverte scientifique majeure dans la revue Nature. Les chercheurs ont réussi à identifier pour la première fois en dehors du système solaire des traces de methyl cation, une molécule recherchée par les astronomes depuis les années 70 pour son rôle crucial dans la chimie organique.

Cette découverte a été réalisée en braquant le télescope vers la nébuleuse d'Orion, une pouponnière d'étoiles située à 1.350 années-lumière de la Terre en observant plus précisément des disques protoplanétaires. Ces systèmes stellaires en formation sont constitués d'une proto-étoile centrale entourée d'un disque de poussières et de gaz à l'intérieur duquel se forment des planètes.

« Nous décomposons le signal lumineux qui nous vient de l'étoile et du système planétaire en formation autour de cette étoile pour arriver à capter les oscillations typiques de la molécule recherchée. Grâce à la très grande sensibilité du James Webb et sa résolution spectrale, sa capacité à décomposer le signal lumineux de manière très fine, nous pouvons avoir accès à autant de détails», note Olivier Berné.

Chercheur à Toulouse au sein de l'Irap (Institut de recherche en astrophysique et planétologie), Olivier Berné coordonne l'un des 13 programmes de recherche précoces retenus par les agences spatiales pour faire parler les données issues du James Webb Space Telescope.

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Le rôle de la lumière ultraviolette

L'astrophycien et son équipe ont non seulement identifié la molécule la plus recherchée de l'Univers, mais aussi compris les conditions de son émergence. « Il est important pour qu'elle apparaisse d'avoir de l'énergie qui soit fournie par la lumière ultraviolette des étoiles massives évoluant non loin de ce système planétaire en formation. Les étoiles massives éclairent le disque protoplanétaire et fournissent de l'énergie pour fabriquer ce methyl cation », décrypte Olivier Berné.

Dans les mois à venir, son équipe aimerait poursuivre les investigations pour approfondir le rôle des rayonnements ultraviolets qui pourraient avoir une place importante dans la formation des planètes. Autre axe d'investigation, étudier la formation de molécules à partir du methyl cation, qui est l'un des chaînons cruciaux dans les premières étapes de la chimie organique. En tout cas pour Olivier Berné, cette nouvelle trouvaille démontre une nouvelle fois que le James Webb Space Telescope « est à une machine à découvertes scientifiques ».