Figure 1 : Spectres du propylène obtenus avec le télescope de 30m de l’IRAM. Cliquer sur l’image pour l’agrandir

Les nuages denses interstellaires sont le lieu d’une chimie riche, très étonnante pour un milieu naturel. De nombreuses molécules sont présentes, avec des radicaux et des ions moléculaires de toutes tailles, depuis le monoxyde de carbone CO jusqu’au longues chaînes carbonées HC11N ou C8H. Malgré les très basses températures (10 degrés au dessus du zéro absolu) et les très faibles densités (au plus un million de particules par cm3), les réactions chimiques en phase gazeuse, ou solide, permettent la synthèse de ces espèces. On pensait jusqu’à présent que les espèces réactives et insaturées en hydrogènes (comme les radicaux ou les chaînes carbonées) étaient favorisées par ces réseaux de réactions chimiques, les espèces saturées étant présentes éventuellement en phase solide mais pas dans la phase gazeuse. La détection de la molécule de propylène vient de remettre cette hypothèse en cause.

Cette molécule de trois atomes de carbone est présente dans le nuage sombre TMC-1 avec une abondance élevée, tout à fait comparable à l’abondance d’autres molécules de même taille et poids moléculaire. La difficulté de cette détection vient du moment dipolaire relativement faible de cette molécule, qui rend les transitions bien moins intenses à abondance identique, par rapport à un radical de fort moment dipolaire. La grande sensibilité et la bonne résolution angulaire apportées par le radiotélescope de l’IRAM ont permis de s’affranchir de ce biais dans l’exploration de la chimie du milieu interstellaire. La présence d’une molécule relativement simple comme le propylène montre que l’inventaire de la chimie du milieu interstellaire n’est pas du tout complet. Des travaux d’exploration systématiques, comme le relevé spectral mené par l’équipe de J. Cernicharo, sont nécessaires pour le compléter du mieux possible.

Figure 2 : La molécule de propylène. Les atomes de carbone sont représentés par des sphères gris foncés, ceux d’hydrogène par des sphères gris clair. Cliquer sur l’image pour l’agrandir

 Par ailleurs cette découverte va permettre de perfectionner les réseaux de réactions chimiques utilisés pour la modélisation du milieu interstellaire, en identifiant de nouvelles voies de formation de molécules organiques. En particulier les rôles respectifs de la chimie en phase gazeuse, et de la chimie dans les manteaux de glaces interstellaires pourront être mieux évalués car la formation de molécules saturées en hydrogène est efficae en phase solide, grâce aux mécanisme d’addition d’atomes d’hydrogène adsorbés sur les manteaux de glace.

Référence

Discovery of interstellar propylene (CH2CHCH3) : missing links in interstellar gas-phase chemistry Marcelino N., Cernicharo J., Agundez M., Roueff E. , Gerin M., Martin-Pintado J., Mauersberger R., & Thum C. ApJ Letter in press

Contact

Evelyne Roueff (Observatoire de Paris, LUTH, et CNRS)

Maryvonne Gerin (Observatoire de Paris, LERMA, et CNRS)

Dernière modification le 22 février 2013

Figure 1 : Spectres du propylène obtenus avec le télescope de 30m de l’IRAM. Cliquer sur l’image pour l’agrandir

Dense interstellar clouds harbor a rich and exotic chemistry. Many interstellar molecules have been identified in such clouds, from small and stable species like carbon monoxide to reactive radicals and long carbon chains such as C8H or HC11N. Despite the extremely low temperatures (10 K above zero) and densities (at most a million particules per cubic centimetre), chemical reactions both in gas and solid phase, enable the synthesis of the known interstellar molecules. It was considered up to now that most interstellar species in dark clouds were either reactive or unsaturated species, in accordance with the detected molecular species. The presence of saturated molecules was expected in the solid phase, but not in the gas phase as the gas phase chemical networks led mostly to the production of reactive and unsaturated species.

The detection of propylene is challenging this hypothesis as this organic molecules reaches a high abundance in TMC-1, comparable to the abundance of molecules of similar size and molecular weight (CH3CCH, c-C3H2). The detection has been more difficult because of the lower dipole moment of the propylene molecule, leading to weaker rotational lines compared to radicals with high dipole moments. The excellent sensitivity and good angular resolution offered by the IRAM 30m telescope have permitted to overcome this observational bias in the exploration of the interstellar medium chemistry. The presence of a relatively simple molecule like propylene demonstrates that the chemical inventory is far from complete and that new discoveries are awaiting us. Systematic surveys of dark clouds, like the on-going work of the team led by J. Cernicharo are necessary to continue the exploration and obtain a more accurate description of the chemistry.

Figure 2 : La molécule de propylène. Les atomes de carbone sont représentés par des sphères gris foncés, ceux d’hydrogène par des sphères gris clair. Cliquer sur l’image pour l’agrandir

Furthermore, this discovery will lead to significant improvement of the chemical networks used for modeling the interstellar medium. It is expected that the respective roles of gas phase and solid phase chemistry in forming saturated species like propylene will be better evaluated.

Reference

Discovery of interstellar propylene (CH2CHCH3) : missing links in interstellar gas-phase chemistry Marcelino N., Cernicharo J., Agundez M., Roueff E. , Gerin M., Martin-Pintado J., Mauersberger R., & Thum C. ApJ Letter in press

Contact

Evelyne Roueff (Observatoire de Paris, LUTH, et CNRS)

Maryvonne Gerin (Observatoire de Paris, LERMA, et CNRS)

Dernière modification le 4 mars 2013