Résultat scientifique

Une équipe internationale de chercheurs vient de déterminer l’origine des briques constitutives de Titan et d’Encelade, les lunes de Saturne les plus intéressantes d’un point de vue astrobiologique, et qui font actuellement l’objet de plusieurs projets d’exploration robotique. Leur travail a permis d’apporter de nouvelles contraintes sur les conditions de formation des solides nécessaires à la construction de ces lunes.

La composition des lunes de Saturne est déterminée par l’emplacement des lignes de condensation (ou lignes des glaces) des divers composés volatils au sein de sa subnébuleuse – disque de gaz et de poussières apparu autour de la planète géante au terme de sa formation. En simulant l’évolution thermodynamique de ce disque et le transport des principales espèces chimiques en son sein, les scientifiques ont montré que les briques constitutives de Titan et d’Encelade se sont agglomérées entre la ligne de glace de monoxyde de carbone et celle correspondant à la cristallisation de l’hydrate de méthane, sorte de glace composée de cages d’eau emprisonnant certains composés volatils.

Les chercheurs ont également démontré que la subnébuleuse de Saturne avait bénéficié d’un approvisionnement constant en nouveaux solides pour former les lunes. En l’absence d’un tel approvisionnement, les solides seraient tombés sur Saturne avant qu’ils n’aient eu le temps de participer à la formation des lunes environnantes. L’emplacement idéal de cette source de solides dans la subnébuleuse de Saturne était localisé plus loin que les orbites actuelles de Titan et d’Encelade.

Ce résultat permet à l’équipe de chercheurs de suggérer que les briques constitutives de Titan et d’Encelade se sont agglomérées plus loin que leurs orbites actuelles autour de Saturne. L’étude démontre aussi l’intérêt d’envoyer une mission robotique dédiée à la mesure de la composition chimique et isotopique de ces lunes afin de mieux connaitre leurs conditions de formation.

Zone de formation des briques constitutives de Titan et d’Encelade dans la subnébuleuse de Saturne.

Crédit : Sarah E. Anderson

Voir en ligne : La brève sur le site de l’INSU

Des grands nuages de gaz ont déjà été observés par le passé. Mais ils étaient généralement plus petits, moins brillants, et souvent associés à des galaxies très massives hébergeant un trou noir géant dont l’intense rayonnement pouvait expliquer leur chauffage. Cette découverte met en évidence de tous nouveaux processus, certainement reliés à l’environnement très dense dans lequel se situe cette structure. En effet, ce nuage de gaz pourrait être le témoignage des processus violents invoqués généralement pour expliquer l’arrêt brutal de la formation d’étoiles dans les galaxies habitant les structures les plus denses de l’Univers.

Ce nuage hors-norme a été découvert et étudié en détail grâce à l’incroyable sensibilité de l’instrument MUSE, développé pour Very Large Telescope (VLT) de l’ESO au Chili. Couvrant les longueurs d’onde visibles, MUSE combine à la fois les possibilités d’un instrument imageur et la capacité d’un spectrographe, ce qui en fait un outil puissant et unique pour mettre en lumière des objets célestes qui restaient jusque-là dans l’ombre.

La puissance de MUSE a permis aux astrophysiciens de comprendre que cette grande quantité de gaz n’est pas primordiale. Elle a été vraisemblablement extirpée des galaxies, soit au cours de violentes interactions pouvant aller jusqu’à la fusion des galaxies, soit par des super-vents dus à l’activité de trous noirs géants ou à l’effet cumulé des supernovae. Ils ont également étudié comment ce nuage pouvait être chauffé aussi loin des galaxies. Ils sont arrivés à la conclusion que cette structure gazeuse est ionisée par différents processus : la majeure partie semble être chauffée par le rayonnement intense émis par des étoiles nouvellement formées dans les galaxies, et par les chocs entre les nuages de gaz éjectés de ces mêmes galaxies. Dans une région plus localisée de ce nuage, un trou noir géant en phase active serait à l’origine du chauffage du gaz.

Cette découverte montre ainsi que la rencontre de plusieurs galaxies à l’intersection des filaments de la toile cosmique peut engendrer une série de processus qui éjecte une quantité énorme de gaz en dehors des galaxies et qu’il existe des mécanismes capables d’ioniser ce gaz à très grande distance des galaxies. Il se peut que ce phénomène soit le prélude à la formation de galaxies très massives, sans gaz ni formation d’étoiles, au centre de grandes structures telles que les amas de galaxies et que ce genre de phénomène soit en partie responsable de l’arrêt de la formation d’étoiles dans ces structures. Il est également possible que le gaz reforme un disque, ce qui pourrait expliquer l’existence de galaxies passives possédant un disque épais d’étoiles plutôt vieilles et un disque plus jeune, tel qu’observé dans la Voie Lactée.

Afin d’améliorer la compréhension de cette structure cette équipe veut engager de nouvelles observations dans d’autres domaines de longueur d’onde, en particuliers avec les interféromètres ALMA et NOEMA.