De l'eau, partout dans l'univers

Un colloque consacré aux observations d’Herschel sur la formation des étoiles et des systèmes planétaires s’est tenu il y a quelques semaines à l’institut de Planétologie et d’astrophysique de Grenoble (Ipag). L’une de ses conclusions est que l’eau était présente en grandes quantités, depuis les cœurs préstellaires jusqu'aux jeunes systèmes planétaires, dans la Voie lactée.

On sait maintenant qu’il y a dans la Galaxie des milliards de superterres dans la zone d’habitabilité. Mais on ignore toujours dans quelles proportions elles possèdent de l’eau liquide à leur surface. Pas un seul cas n’est pour le moment connu... Toutefois, si l’on en croit les observations réalisées à l’aide du télescope Herschel dans l’infrarouge, l’eau est loin d’être rare, aussi bien autour des protoétoiles que des disques protoplanétaires. On sait aussi qu’elle est abondante sous forme d'immenses réservoirs de comètes enveloppant les jeunes systèmes planétaires extrasolaires.

Or, justement, les observations d’Herschel au sujet des abondances de molécules d’eau lourde dans les comètes du Système solaire ont relancé la théorie faisant de ces petits corps célestes l’une des sources de l’eau des océans de notre planète. Rappelons que l’eau lourde, encore appelée oxyde de deutérium, est chimiquement similaire à l’eau. Sa particularité est que l’un des atomes d’hydrogène de la molécule d’H2O habituelle est remplacé par un des isotopes stables de l’hydrogène, le deutérium. L’eau lourde est observée aussi dans des nuages moléculaires par Herschel, par exemple celui de Rho Ophiuchus.


Spectres montrant la détection d'eau semi-lourde (HDO - heavy water) et d'eau normale (H2O) dans la comète Hartley 2 par le spectromètre Hifi à bord de l'observatoire Herschel. © Programme HSSO, Esa/Herschel

Il devient donc de plus en plus probable que les processus menant du Big Bang au vivant sur Terre sont très loin d’être rares dans la Voie lactée, ce qui ne peut que réjouir les exobiologistes mais ce fait contribue aussi à alimenter les réflexions sur le paradoxe de Fermi.

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Le télescope spatial Herschel traque l'eau dans... par AstrophysiqueTV[/dailymotion]
Après plus de trente mois de fonctionnement du satellite européen Herschel, le colloque « From atoms to pebbles : Herschel’s view of Star and Planet formation », organisé conjointement par le Cnes et l’Ipag du 20 au 23 mars à Grenoble, est revenu sur les apports de la mission dans notre connaissance des mécanismes de formation des systèmes planétaires. Une découverte majeure est l’omniprésence de l’eau dans les zones de formation d’étoiles et des planètes, autant d’éléments pointant vers une provenance spatiale de l’eau sur notre Terre. Réalisation : A. Porcher & V. Minier (CEA Irfu) © Dailymotion-Astrophysique TV
Mise à part cette omniprésence de l’eau qui constitue bien évidemment une information importante pour ceux qui sont engagés dans le programme Seti, les observations d’Herschel nous renseignent aussi sur la naissance des étoiles à l’origine des éléments lourds constituant notre corps comme l’oxygène, le carbone et le fer.

En effet, l’astrophysique nucléaire nous a appris que ces noyaux se sont formés dans des étoiles massives au moins 8 fois plus lourdes que notre Soleil. Bien que peu nombreuses et vivant quelques millions d’années en général, ces étoiles, en explosant sous forme de supernovae, ont enrichi en éléments lourds les nuages moléculaires où naissent aujourd’hui des superterres. Or on comprend mal comment ces étoiles massives ont pu naître. Il semble que la présence d’eau favorise leur formation qui donc par une sorte de processus autocatalytique deviendrait plus facile avec le temps dans une galaxie comme la Voie lactée.

Les molécules d’eau observées par Herschel en phase gazeuse autour des embryons d'étoiles très massives contribueraient à refroidir le gaz autour de la protoétoile, permettant à sa croissance de se poursuivre. En tout état de cause, les observations des traces de ces molécules nous renseignent sur la turbulence des gaz accompagnant la formation des étoiles massives et permettent donc d’affiner et de tester nos modèles cosmogoniques pour ces étoiles.

Lancé le 14 mai 2009 par Ariane 5, le télescope Herschel va continuer ses observations jusqu’au début de l’année 2013. Les données qu’il finit de collecter feront de toute façon encore l’objet d’études bien des années plus tard. On comprendra alors encore mieux comment naissent les étoiles et les systèmes d’exoplanètes.