Webb cartographie la distribution de la glace dans un disque protoplanétaire

Une équipe internationale du consortium “Ice Age”, un des grands programmes exploratoires initiaux du James Webb Space Telescope, incluant des chercheurs du CNRS – Emmanuel Dartois de l’ISMO et Jennifer Noble du PIIM – a réalisé le premier inventaire bidimensionnel de la glace dans un disque de poussière et de gaz en formation autour d’une jeune étoile avec l’instrument NIRSpec du télescope spatial James Webb. Ces résultats sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.

En haut à gauche : Image composite du disque protoplanétaire HH 48 NE et de son environnement proche. La lumière diffusée dans l’infrarouge du disque est représentée en rouge. Le gaz traçant un vent au-dessus du disque est représenté en vert. Le jet projeté par le disque est en bleu. En haut à droite : détails sur la lumière observée et les caractéristiques de la glace d’eau. Panel du bas : un spectre global mesuré par JWST et contenant les bandes d’absorption caractéristiques des différentes glaces observées et analysées. © Sturm et al.

Les chercheurs ont observé des bandes de glace correspondant aux signatures de glace d’eau (H2O), de dioxyde de carbone (CO2) et de monoxyde de carbone (CO) dans les spectres d’absorption. De plus, ils ont trouvé des preuves de glace d’ammoniac (NH3), de l’ion cyanate (OCN–), de sulfure de carbonyle (OCS) et d’isotope du dioxyde de carbone (13CO2). Le rapport observé entre le dioxyde de carbone et son isotope contenant un 13C a permis aux chercheurs de discuter la quantité de dioxyde de carbone présente dans le disque. L’un des autres résultats intéressants est que la glace de CO détectée par les chercheurs pourrait être séquestrée avec du CO2 et de la glace d’eau, moins volatils, ce qui lui permettrait de rester condensée plus près de l’étoile que précédemment supposé.

Dans un avenir proche, l’équipe de « l’Age de glace » étudiera d’autres spectres obtenus récemment sur une gamme spectrale plus étendue du même disque. Elle est désormais en mesure d’observer d’autres disques et si la découverte concernant les mélanges de glace observés est confirmée, cela modifierait la compréhension actuelle des conditions initiales à l’origine des compositions de planétésimaux, pouvant potentiellement conduire à des planètes plus riches en carbone plus proches de l’étoile. L’intention de l’équipe est d’en apprendre davantage à terme sur le lien entre les voies de formation des grains glacés et la composition résultante des planètes, astéroïdes et comètes.

A JWST inventory of protoplanetary disk ices
J. A. Sturm, M. K. McClure, T. L. Beck, D. Harsono, J. B. Bergner, E. Dartois et al
A&A, 679 (2023) A138

Contacts CNRS :
Emmanuel Dartois
Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay (ISMO), CNRS, Université Paris-Saclay
emmanuel.dartois@universite-paris-saclay.fr

Jennifer Noble
Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires (PIIM), CNRS, Aix-Marseille Université
jennifer.noble@univ-amu.fr