Mieux comprendre les collisions moléculaires au cœur des nuages interstellaires
Une expérience réalisée à Rennes éclaire ce qu'il se passe dans les nuages interstellaires, là où naissent les étoiles. L'échange d'énergie lors des collisions entre les molécules de monoxyde de carbone et de dihydrogène a été mesuré aux températures très basses de ces nuages moléculaires denses. C'est une première. Cette étude internationale associe les universités de Rennes 1, Grenoble, Bordeaux et le CNRS.
Des collisions indispensables à la naissance des étoiles
Connaître la densité des molécules de CO (monoxyde de carbone) dans l'espace est une information clef pour les astrophysiciens. En observant la présence de ces molécules, les plus abondantes du cosmos après l'hydrogène (H2), ils cartographient l'univers et ses nuages interstellaires. Dans ces régions du ciel, les molécules de CO sont un réservoir de carbone. Elles sont un ingrédient indispensable pour permettre l'effondrement gravitationnel, d'où naissent les étoiles.
La théorie à l'épreuve de l'expérience
Les grands radiotélescopes, comme ALMA au Chili, détectent les signaux émis par CO, de l'ordre de quelques centaines de gigahertz (micro-ondes). Mais mesurer l'intensité de ce rayonnement électromagnétique ne permet pas d'en déduire l'abondance de CO. Il faut aussi prendre en compte les collisions avec H2. Jusqu'à présent, ces chocs et leurs transferts d'énergie étaient évalués uniquement grâce aux calculs théoriques. Une expérience au laboratoire, dont les résultats sont publiés dans la revue scientifique Physical Review A, vient de valider ces données collisionnelles sur lesquels les astrophysiciens se basent.
Prouesse expérimentale
Réalisée à l'Université de Rennes 1, l'expérience a consisté à reproduire les collisions entre CO et H2 dans les conditions des nuages moléculaires denses, aux températures proches du zéro absolu (zéro Kelvin soit -273,15 ° C). Cette prouesse a été rendue possible par la technique CRESU, une spécificité du département de physique moléculaire de l'Institut de physique de Rennes (IPR, CNRS/Université de Rennes 1). À l'intérieur d'un tube géant, dans un écoulement d'une température entre 5 et 20 Kelvin, cette technique permet de refroidir les molécules à l'extrême, tout en les conservant en phase gazeuse afin d'observer leurs collisions.