Anomalie soufrée : une supergéante B[e] comme réacteur photochimique ✛
Les étoiles massives sont des titans cosmiques dont la vie se déroule sous le signe d'une énergie indomptable. Lorsqu'une telle étoile entre dans la phase de supergéante B[e], son rayonnement est si puissant qu'il semblerait capable de pulvériser toute molécule en atomes. Les raies spectrales, autrefois systématisées par Johann Jakob Balmer, y brûlent avec une fureur particulière. Mais la nature, tel un sculpteur capricieux, ne prend pas un marteau mais un burin ultraviolet — et au lieu du chaos, elle crée des formes élégantes. C'est précisément ce que les astronomes ont découvert en pointant les antennes d'ALMA vers HD 87643, une étoile qui se tient en équilibre au bord de la supernova, prédite jadis par Fritz Zwicky.
Dans le domaine millimétrique, le spectre de l'étoile s'est illuminé de raies que personne n'attendait. Outre le monoxyde de carbone CO habituel, les instruments ont détecté SO, SO₂, OCS et même l'isotopologue ³³SO. La teneur en dioxyde de soufre s'est révélée colossale : presque tout le soufre disponible s'est retrouvé piégé dans cette molécule — la concentration a atteint 1.1×10⁻⁵, proche de l'abondance cosmique totale de l'élément. Habituellement, un tel tableau caractérise les cœurs chauds des nuages moléculaires, et non les enveloppes des supergéantes. La modélisation chimique a montré qu'un tel degré de traitement nécessite un temps de l'ordre de 10⁴ ans — exactement la durée que l'étoile passe dans cette phase instable avant de devenir une supernova.
La cause de ce déséquilibre est le fractionnement indépendant de la masse. Le rayonnement dur de l'étoile détruit sélectivement la molécule plus rare ³³SO₂ plus rapidement que ³²SO₂, saturant le milieu en isotope ³³S sous forme de SO. Ce même mécanisme a laissé des traces dans les roches de l'ère archéenne sur Terre, suggérant que des processus photochimiques similaires ont pu se dérouler dans l'atmosphère prébiotique de notre planète. Ainsi, HD 87643 devient un laboratoire naturel où l'on peut observer en temps réel une chimie peut-être cruciale pour l'émergence de la vie. Comme l'avait pressenti Margaret Burbidge, les étoiles massives sont les principales forges d'éléments, et nous voyons maintenant qu'elles ne se contentent pas de disperser hydrogène et hélium, mais qu'elles montent aussi des spectacles complexes avec le soufre.
Cette découverte bouleverse les vieux dogmes. Un champ ultraviolet intense ne détruit pas nécessairement la chimie — il peut déclencher des cycles photochimiques uniques, créant des composés qui n'existeraient pas autrement. À terme, une cartographie spectroscopique détaillée à haute résolution permettra de séparer le rayonnement du disque et de l'enveloppe, de tester les modèles et de comprendre à quel point ce tableau est typique pour d'autres étoiles B[e]. Nous sommes au seuil de la compréhension de la manière dont les géantes massives, en explosant, enrichissent l'Univers non seulement de cendres élémentaires, mais aussi de constructions moléculaires complexes qui pourraient devenir des semences pour de futures planètes et, peut-être, pour la vie.
La molécule SO₂, que l'on associe habituellement à l'odeur d'une allumette enflammée, remplit un espace de plusieurs milliers d'unités astronomiques. Si nous pouvions « sentir » ce nuage, nous percevrions à la fois l'arôme des gaz volcaniques et celui du soufre brûlant — mais dans le vide cosmique, les odeurs ne se propagent pas.
L'idée d'une vie à base de soufre agite depuis longtemps les auteurs de science-fiction : dans la série « Star Trek », l'épisode « The Devil in the Dark » présente une créature à base de silicium et de soufre, et dans le roman d'Arthur C. Clarke « 2010 : Odyssée deux », on discute de la possibilité d'une biochimie à base d'acide sulfurique. La découverte d'une véritable « usine à soufre » autour d'une étoile réelle rend ces hypothèses un peu moins fantastiques.