monoxyde de carbone

À 40 années-lumière de nous se trouve une étoile longtemps passée inaperçue : TRAPPIST-1 émet dans l'espace deux mille fois moins de lumière que le Soleil. En revanche, elle possède sept planètes de la taille de la Terre, dont trois orbitent dans la zone où l'eau pourrait rester liquide. Mais on savait peu de choses sur l'étoile elle-même, sur sa chimie interne.

Dans les profondeurs d'une sub-Neptune, où la pression atteint cent mille bars et la température quatre mille degrés, la roche se comporte comme une soupe bouillante. Les vapeurs lourdes de silicium et de magnésium s'élèvent, refroidissent et retombent en pluie de particules solides.

Le plasma micro-onde en tourbillon, c'est comme un mixeur de cuisine qui chauffe et mélange le gaz simultanément. Dans le réacteur, le gaz est mis en rotation, et les micro-ondes le portent à des milliers de degrés, brisant les molécules de dioxyde de carbone.

Dans les recoins les plus froids et les plus sombres du cosmos, les grains de poussière se couvrent de glace, comme une vitre par un jour de gel. Cette glace n'est pas seulement de l'eau gelée : il y a aussi du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone.

L'explosion d'une étoile massive n'est pas qu'un simple éclat, c'est un choc pour le gaz environnant. Mais jusqu'à présent, personne n'avait observé comment le gaz lui-même se déplace dans ces zones d'explosion.

Lorsque le télescope James Webb décompose la lumière d'une exoplanète lointaine en spectre, il lit une chronique chimique. Mais cette chronique n'est pas une vérité monolithique : c'est une atmosphère sans cesse réécrite par le rayonnement de l'étoile.

L'énigme de la vallée du rayon — cette chute brutale du nombre d'exoplanètes d'environ 1,8 rayon terrestre — hante les astronomes.

Depuis que Voyager 2 a survolé Uranus en 1986, les lunes glacées de la planète gardaient leur secret : d'où venait le dioxyde de carbone à leur surface ? Les spectromètres de l'époque ne faisaient que suggérer la présence de CO₂, sans pouvoir en déterminer l'origine.

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.

La planète WASP-121 b n'est pas qu'une boule chaude. C'est un monde où le fer s'évapore et où le ciel brille de sa propre chaleur. Un nouveau regard sur elle a permis de comprendre de quels « ingrédients » elle est faite.

Une planète rocheuse incandescente ressemble à une casserole de soupe bouillante, sauf que son couvercle est l'atmosphère. Les gaz s'échappent du magma, enveloppent le monde d'une couverture dense et influencent eux-mêmes la vitesse à laquelle le corps céleste se refroidit.

L'Univers à 700 millions d'années, c'est un chantier bruyant où les premières lumières commencent à peine à s'allumer. Les télescopes ont capté un signal de cette époque lointaine : la galaxie REBELS-25, massive et pleine de carburant stellaire.

On trouve dans un grenier une vieille valise usée. Les étiquettes et les éraflures permettent de deviner où elle a voyagé. Les astronomes ont longtemps cherché une telle « étiquette » pour les planètes – et pensaient l'avoir trouvée dans les molécules de monoxyde de carbone.

Un tuyau d'incendie qui frappe un tas de neige. L'eau ne se contente pas de repousser la neige — là où elle frappe, naissent des éclaboussures, de la vapeur et un fracas. C'est à peu près ce qui se passe avec les jets — d'étroits flux de matière éjectés à grande vitesse des environs d'un trou noir.

Dans l'orchestre de la recherche interstellaire de vie, chaque note compte. Et la partition ici n'est pas dictée par un humain — mais par une étoile lointaine. Pour la planète exoplanète TRAPPIST-1 e, l'une des sept du système de la naine rouge ultra-froide, le rôle de la baguette du chef est joué par l'ultraviolet dur.

Le jeune super-Jupiter exoplanète TWA5B – une boule incandescente de 25 masses joviennes – flotte à une cinquantaine d'années-lumière de nous. Sa faible lueur infrarouge a longtemps masqué sa composition chimique.

Une maternelle où certains enfants pâtissent des sablés dans le sable, tandis que d'autres assemblent déjà des Lego. C'est à peu près l'image du système de l'étoile V1298 Tau : elle n'a que 20 millions d'années — à l'échelle cosmique, elle vient tout juste de sortir du berceau. Autour d'elle gravitent plusieurs planètes, et deux d'entre elles, b et e, se révèlent étonnamment différentes.

Grâce au télescope spatial James Webb, les astronomes ont mené une spectroscopie du centaure Chiron, un corps glacé des confins du Système solaire. Résultat : son activité gazeuse évoque un mille-feuille. À la surface, le dioxyde de carbone s'évapore, formant une croûte supérieure.

Une galaxie n'est pas une image figée, mais un chaudron bouillonnant où de nouvelles étoiles naissent constamment d'un gaz ténu. Pour comprendre combien de temps cette ébullition va durer, les astronomes pèsent l'ingrédient principal : l'hydrogène moléculaire froid.

Dans le cocon de gaz dense qui entoure une jeune étoile massive, des flux de matière se heurtent comme dans un gigantesque ballon chimique. L'un se déplace par rapport à nous à environ 11 kilomètres par seconde, l'autre à environ 5.

Dans un cristal d'eau et de soude caustique, les atomes d'oxygène et de césium restent en place, comme des perles dans un treillis rigide. Les atomes d'hydrogène, eux, se comportent autrement : ils sont comme des passagers qui changent constamment de siège.

Les astronomes ont pointé James Webb vers l'exoplanète rocheuse LHS 3844 b — un monde autour d'une étoile lointaine, où l'année ne dure que 11 heures. La planète est toujours tournée du même côté vers son étoile : sur la face diurne, une chaleur permanente de 770°C règne, tandis que la face nocturne est plongée dans l'obscurité glaciale.

Un nuage géant de gaz et de poussière, si froid que la chaleur y est à peine perceptible — à quelques degrés seulement au-dessus du zéro absolu. C'est TMC-1, dans la constellation du Taureau, l'un des berceaux de molécules les plus sombres et les plus denses de notre Galaxie.

Une planète géante flotte dans l'espace, complètement seule, à une distance de son étoile 160 fois supérieure à celle qui sépare le Soleil de Pluton. La lumière de son étoile parente lui parvient si faiblement que la température à sa surface dépasse à peine 200 degrés Celsius — à peu près comme dans un sauna bien chaud.

Un monde qui a refusé pendant des années de montrer son visage. La planète GJ 1214 b est exactement ce cas. Elle est plus grande que la Terre, mais plus petite que Neptune, et son enveloppe dense rendait son atmosphère invisible aux télescopes : la lumière de l'étoile la traversait sans laisser de traces nettes.

Autour des jeunes étoiles tourbillonnent des nuages plats de gaz et de poussière, comme une pâte à pizza à partir de laquelle, avec le temps, se forment les planètes.

Un pâtissier ajoute plus de sucre à sa pâte, et le gâteau change. Il en va de même pour une étoile : la composition de sa « pâte » — le nuage de gaz et de poussière qui donne naissance aux planètes — détermine quels mondes se forment autour d'elle.

La lumière d'une étoile lointaine, en traversant l'atmosphère de la planète K2-18b, a laissé dans le spectre d'étranges « empreintes digitales ». Les astronomes ont collecté cette lumière pendant 420 heures avec le télescope spatial James Webb et l'ont décomposée en couleurs, comme un arc-en-ciel.

Dans les confins froids du système solaire, l'eau est considérée comme le principal matériau de construction des glaces. Mais chez certaines comètes et certains corps glacés lointains, le rapport entre le monoxyde de carbone (CO) et l'eau est anormalement élevé — comme si une glace contenait soudain trop de sirop. D'où vient ce déséquilibre ?

Bien avant qu'une étoile ne s'embrase dans un nuage de gaz, une vie chimique y bouillonne déjà. Dans les amas de gaz froids et denses – appelés cœurs sans étoiles – les atomes s'assemblent en molécules, simples ou plus complexes. Pour observer cette cuisine invisible, les astronomes ont pointé le radiotélescope de 40 mètres de Yebes vers 23 de ces nuages dans la nébuleuse d'Orion.

Lorsqu'une jeune étoile éjecte des jets de gaz, ceux-ci percutent le nuage environnant comme un poing s'enfonçant dans un oreiller. Au point d'impact, le gaz est comprimé et chauffé : c'est une onde de choc. Dans cette zone brûlante, les atomes et les molécules simples entrent en collision et s'assemblent en composés plus volumineux, appelés molécules organiques complexes.

Une jeune planète dans un disque de gaz ressemble à un nageur qui tente de remonter un courant : le frottement contre le gaz la freine et elle se rapproche de l'étoile en spirale. Pour les petites planètes rocheuses, une telle chute peut prendre moins de temps que celui nécessaire à leur croissance.

En cuisine, ce qui compte, ce ne sont pas seulement les proportions des ingrédients, mais aussi leur quantité totale. Deux tartes avec le même rapport sucre/farine mais des portions de tailles différentes ne seront pas identiques.

Dans les océans sous la glace d'Europe, de Ganymède et de Callisto, la vie pourrait se cacher. Ses briques de carbone ont peut-être été cuites avant même la naissance des lunes, dans le disque de gaz et de poussière entourant le jeune Jupiter.

Dans un nuage de gaz froid et sombre, là où une étoile commence tout juste à se former, le télescope ALMA a repéré un anneau inhabituel. Il est composé de gaz plus chaud et plus dense que son environnement.

Dans un nuage sombre et froid entre les étoiles, un grain de poussière de la taille d'un millième de millimètre capture de légères molécules. Le monoxyde de carbone et l'hydrogène adhèrent à sa surface comme des gouttes de pluie sur une vitre et réagissent.

Le Soleil éjecte de temps à autre d'immenses nuages de plasma dans l'espace — les éjections de masse coronale. À l'intérieur de ces nuages se trouvent souvent des protubérances emmêlées — des amas de matière plus froids et plus denses. C'est eux qui contiennent beaucoup d'atomes neutres, lesquels émettent une lumière vive dans certaines raies.

Dans un nuage où naissent des étoiles massives, il existe un cœur dense et chaud. Comme dans une cuisine surpeuplée où la chaleur de la cuisinière fait évaporer les odeurs, ici la chaleur des jeunes étoiles fait s'évaporer les molécules de la surface des grains de poussière cosmique.

Le ciel nocturne semble sombre, mais il est en réalité empli d'une faible lueur. La majeure partie de cette lumière naît dans des nuages invisibles de gaz froid — celui-là même qui donne naissance aux nouvelles étoiles. Ce gaz n'émet presque rien, ce qui le rend difficile à repérer.

Autour des jeunes étoiles, des disques de gaz et de poussière tourbillonnent — comme des chantiers de construction pour les futures planètes. C'est de cette matière que se formeront les mondes rocheux et les géantes gazeuses.