L’observation de la nébuleuse d’Orion par le télescope James Webb a permis la collecte de données sur la composition chimique de ces nuages de poussières. Ce sont ces données qui intéressent des scientifiques bordelais de l’Institut des sciences moléculaires (ISM - CNRS, Bordeaux INP et université de Bordeaux). Parmi ceux impliqués dans le programme prioritaire d’observation de James Webb, Joëlle Mascetti, directrice de recherche CNRS. Elle s’intéresse tout particulièrement à la chimie des nuages moléculaires présents dans la nébuleuse d’Orion.

   Sur quoi portent vos recherches ?

Pour comprendre ma spécialité, il faut évoquer la formation des étoiles. A la fin de leur cycle de vie, les étoiles éjectent tous les éléments chimiques qui la composent. Progressivement, des nuages diffus, puis des nuages denses de gaz et de poussières se forment. Par effet de gravitation, ces nuages s’effondrent en embryons stellaires et deviennent de plus en plus massifs jusqu’à former la prochaine étoile. Ces nuages à l’origine de la naissance des étoiles sont extrêmement froids, avec des températures de l’ordre de 10 à 50 Kelvin (soit -263 à -223℃). Ils sont également opaques, ce qui ne permet pas une observation optimale avec la lumière visible. C’est là que les performances du télescope James Webb interviennent. Il est capable d’observer la lumière infrarouge du milieu interstellaire et ainsi atteindre le cœur de la nébuleuse, là où les molécules et les poussières peuvent survivre aux rayonnements intenses. La présence de plus de 200 molécules a été mise en évidence dans le milieu interstellaire. Parmi elles, des molécules organiques complexes qui peuvent avoir joué un rôle dans l’origine de la vie. Il est donc important leurs mécanismes de formation et d’évolution.  C’est ce qu’on appelle l’astrochimie.

   Quel est votre rôle dans ce contexte ?

En tant que spectroscopiste et astro-chimiste, mon objectif principal est de comprendre comment certaines molécules organiques se forment et évoluent dans les nuages moléculaires denses.

Je m’intéresse particulièrement à un type de molécule : les PAH - Polycyclic aromatic hydrocarbon, détectés grâce à leur émission infrarouge. Ils pourraient représenter jusqu’à 20% du carbone présent dans le milieu interstellaire. Ces molécules sont déjà connues sur Terre. Pour mieux les comprendre, nous souhaitons les observer en laboratoire. Pour cela, il est nécessaire de rétablir les conditions physiques de l’espace interstellaire et utiliser un substrat solide (grains carbonés ou glace d’eau) : ce sont des glaces interstellaires.

Quels sont les principaux résultats de votre étude?

Nous avons montré que les réactions de photo-oxydation¹ des PAH piégés dans glaces interstellaires se passent à faible énergie, ce qui correspond bien aux conditions du cœur des nuages interstellaires, visibles sur les clichés du télescope James Webb. Ce sont des données qui vont permettre une amélioration des modèles d’astrochimie. Ces modélisations sont nécessaires puisque l’observation en direct de ces nuages n’est aujourd’hui pas possible. Les données produites dernièrement par le télescope James Webb devraient arriver en fin d’année et permettront de les comparer avec les résultats obtenus en laboratoire. Comme l’environnement de la nébuleuse d’Orion est similaire à celui où est né notre système solaire, cette mission apporte des données sur la création de notre propre système.

¹La photo-oxydation est la dégradation de la surface d'une molécule soumise à un rayonnement lumineux, en présence d'oxygène ou d'ozone.