Molécules dans l'espace interstellaire

Molécules dans l'espace interstellaire

 En 1921, on avait déjà détecté des atomes dans l'espace interstellaire. Entre 1936 et 1942, C.S. BEALS, alors à l'Observatoire fédéral d'astrophysique (OFA) de Victoria, et les américains Adams et Dunham détectent dans l'espace interstellaire des transitions optiques caractéristiques des molécules CH, CN et CH^pl. Andrew MCKELLAR de l'OFA découvre que la molécule CN présente un niveau d'excitation correspondant à une température de 3 K. On ne comprend pas immédiatement d'où peut provenir une telle température; on sait maintenant qu'elle résulte du rayonnement cosmologique.

En 1963, Weinreb, Barrett, Meeks et Henry du Massachusetts Institute of Technology sont les premiers à détecter une molécule (le radical hydroxyle OH) à des radiofréquences dans le domaine centimétrique. Dans le domaine millimétrique, la détection de la molécule d'ammoniaque (NH₃), beaucoup plus complexe, par Townes, Welch et leurs collaborateurs à Berkeley en 1968 engendre une multitude d'autres découvertes. À l'aide du satellite Copernicus, en orbite autour de la Terre, Lyman Spitzer fils et ses collègues de Princeton détectent ensuite des molécules dans l'ultraviolet. Environ cent molécules ont été détectées, dont un grand nombre par des astronomes américains à l'aide du télescope à ondes millimétriques de Kitt Peak, en Arizona. Actuellement, la recherche des raies moléculaires se concentre sur la région submillimétrique du spectre électromagnétique grâce à la disponibilité du James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) au sommet de Mauna Kea (Hawaï) et au Caltech Submillimeter Observatory. L'absorption des signaux lumineux par l'atmosphère terrestre limite inévitablement la recherche des raies moléculaires à partir du sol. On espère que les explorations à venir s'appuyant sur les télescopes aéroportés et la TECHNOLOGIE SPATIALE produiront une riche moisson de nouvelles molécules dans les domaines submillimétriques et lointain infrarouges du spectre.

Le spectre des molécules interstellaires fournit beaucoup de renseignements sur le milieu interstellaire et prouve qu'une fraction significative de la matière s'est aglutinée sous la forme de nuages moléculaires dont la masse varie entre moins de cent fois jusqu'à un million de fois celle du SOLEIL. Les étoiles visibles de la GALAXIE sont formées dans ces nuages. Le rayonnement moléculaire renseigne sur la température, la densité et les vitesses à l'intérieur des nuages; les nuages eux-mêmes nous aident à faire la cartographie de la structure de notre galaxie. L'amélioration de la sensibilité et de la puissance de résolution angulaire des télescopes a permis de détecter le rayonnement de nuages moléculaires dans plusieurs galaxies proches. Lorsqu'ils entreront en service, de plus grands télescopes à ondes millimétriques, qui sont en cours de fabrication, feront avancer encore plus les recherches.

Le rayonnement détecté, issu des molécules interstellaires, est habituellement dû à des changements d'état de rotation moléculaire. La substitution d'une espèce isotopique à la place d'un des atomes de la molécule (qui modifie fortement la vitesse de rotation) est donc facile à détecter. Cette technique permet de mesurer les rapports isotopiques de plusieurs atomes communs (par exemple, ceux de l'hydrogène, du carbone, de l'oxygène, de l'azote et du soufre) dans bon nombre de nuages de toute la galaxie. Selon ces études, la composition isotopique du reste de la galaxie (celle de notre système solaire aussi) semble assez uniforme, à l'exception d'anomalies propres à la région du centre galactique.

Les Canadiens ont grandement contribué à la recherche de nouvelles molécules interstellaires. Au début des années 70, on détecte les molécules HCN et HC₃N; cette dernière est découverte par Barry Turner, un diplômé de l'U. de Colombie-Britannique qui travaille alors au National Radio Astronomy Observatory en Virginie. Un groupe de radioastronomes canadiens du Herzberg Institute of Astrophysics (ainsi nommé en l'honneur de Gerhard HERZBERG, lauréat en 1971 du prix Nobel de chimie pour son étude des spectres moléculaires) a fait considérablement s'accroître la liste.

Inspirés par T. Oka et en collaboration avec le spectroscopiste britannique Harry Kroto, les chercheurs Lorne Avery, Norm Broten et John MacLeod découvrent successivement les molécules de la série HC₅N, HC₇N et HC₉N, et ce, à l'aide du télescope de 46 m (maintenant remisé) du PARC PROVINICIAL ALGONQUIN. Une autre équipe du même institut détecte ensuite HC₁₁N, la plus lourde molécule interstellaire jamais découverte. Dans ce domaine, les Canadiens utilisent maintenant le télescope JCMT de 15 m de diamètre, exploité conjointement par le Royaume-Uni, le Canada et les Pays-Bas. Le principal objectif à atteindre dans ce domaine est de prouver l'existence d'acides aminés dans l'espace interstellaire, le plus simple de ces acides étant la glycine, puisqu'ils sont les éléments constitutifs de l'ADN et donc des formes de vie.