Romain
Le chaînon manquant sur l’origine de l’eau dans le système solaire a été trouvé en étudiant le disque de formation entourant l’étoile V883 Orionis, à environ 1 300 années-lumière de la Terre.
Illustration d’artiste du disque de formation autour de la jeune étoile V883 Orionis. Crédit : A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)/ALMA/ESO .
Dans la constellation d’Orion, à environ 1 300 années-lumière de la Terre, se trouve une jeune étoile appelée V883 Orionis, dont le nom ne semble pas dire grand-chose. Pourtant, en étudiant la composition du disque de formation entourant cette étoile, les astronomes de l’US National Radio Astronomy Observatory viennent de trouver le chaînon manquant de l’origine de l’eau dans notre système solaire. L’observation, rendue possible par l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un interféromètre radio situé à 5 000 mètres d’altitude dans le désert d’Atacama, au Chili, a en effet révélé un aspect substantiel de l’origine de l’eau dans notre Système Solaire.
Les astronomes ont identifié de l’eau gazeuse dans le disque de formation des planètes autour de l’étoile V883 Orionis. Cette eau porte une signature chimique qui explique le chemin de l’eau depuis les nuages de gaz formant des étoiles jusqu’aux planètes, soutenant l’idée que l’eau est encore plus ancienne que le Soleil. « Nous pouvons maintenant retracer les origines de l’eau dans notre système solaire avant la formation du Soleil », a déclaré John J. Tobin, astronome à l’Observatoire national de radioastronomie et auteur principal de l’étude publiée dans Nature.
Lorsqu’un nuage de gaz et de poussière s’effondre, il forme une étoile à l’intérieur entourée d’un disque. Au cours de « quelques » millions d’années, la matière du disque s’agrège pour former des comètes, des astéroïdes et éventuellement des planètes.
Pour mesurer les signatures chimiques de l’eau et son trajet depuis le nuage en formation d’étoiles jusqu’aux planètes, les chercheurs ont utilisé les données d’ALMA, dont l’Observatoire européen austral (ESO) est partenaire. L’eau se compose généralement d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène, mais l’équipe de Tobin a étudié une version légèrement différente de l’eau, dans laquelle l’un des atomes d’hydrogène est remplacé par du deutérium, un isotope lourd de l’hydrogène. Étant donné que l’eau ordinaire et l’eau lourde se forment dans des conditions différentes, leur rapport peut être utilisé pour suivre quand et où l’eau s’est formée.
Par exemple, il a été démontré que dans certaines comètes du système solaire, ce rapport est similaire à celui de l’eau sur Terre, ce qui suggère que les comètes peuvent avoir fourni de l’eau à la Terre. Le voyage de l’eau des nuages en formation aux jeunes étoiles, puis des comètes aux planètes a déjà été observé, mais jusqu’à présent le lien entre les jeunes étoiles et les comètes manquait. « Le V883 Orionis est le chaînon manquant dans ce cas – a ajouté Tobin -. La composition de l’eau de son disque est très similaire à celle des comètes de notre système solaire. C’est la confirmation de la thèse selon laquelle l’eau dans les systèmes planétaires s’est formée il y a des milliards d’années, avant le Soleil, dans l’espace interstellaire, et a été héritée à la fois par les comètes et la Terre, relativement inchangée ».
Mais l’observation de l’eau s’est avérée particulièrement délicate. « La majeure partie de l’eau dans les disques de formation de planètes est gelée sous forme de glace, elle est donc généralement cachée à notre vue », a déclaré la co-auteure de l’étude, Margot Leemker, doctorante à l’Observatoire de Leiden aux Pays-Bas. . L’eau sous forme gazeuse peut être détectée par le rayonnement émis par les molécules lorsqu’elles tournent et vibrent, mais cela est plus compliqué lorsque l’eau est gelée, car le mouvement des molécules est plus limité. L’eau gazeuse se trouve vers le centre du disque, près de l’étoile, là où elle est la plus chaude. Cependant, ces régions rapprochées sont cachées par le nuage de poussière et sont également trop petites pour être imagées avec nos télescopes.
Heureusement, il a été démontré que le disque Orionis V883 était devenu anormalement chaud suite à une explosion d’énergie dans une étude récente. Cela a chauffé le disque « à une température où l’eau n’est plus sous forme de glace, mais de gaz, nous permettant de la détecter », a déclaré Tobin. Grâce à la sensibilité d’ALMA et à sa capacité à discerner les moindres détails, les astronomes ont pu à la fois détecter l’eau et déterminer sa composition, ainsi que cartographier sa distribution dans le disque. D’après les observations, ils ont découvert que le disque lui-même contient au moins 1 200 fois la quantité d’eau de tous les océans de la Terre.
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