Une nouvelle molécule détectée dans un disque proto-planétaire

Comprendre la composition des disques proto-planétaires qui accompagnent systématiquement la formation des étoiles et sont les berceaux des systèmes planétaires, reste une étape clé pour élucider les mécanismes de formation des planètes.

L'observation des molécules constitue le principal moyen de contraindre les mécanismes physiques en action dans ces disques. Mais pour cela, il faut aussi comprendre l'évolution chimique de ces mêmes molécules pour interpréter correctement les observations moléculaires dans les disques. 

Parmi les molécules connues à ce jour, celles contenant du soufre restent mal comprises. CS (le mono-sulfure de carbone) a été parmi les premières molécules détectées dans les disques en 1997 (utilisant le télescope de 30-m de l’IRAM). La situation n'a changé que récemment, avec la découverte de H₂CS par ALMA, et celle de H₂S (une molécule clé pour le soufre) par NOEMA. 

Une équipe internationale composée notamment d'une scientifique de l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP/OMP - CNRS, CNES, Université Toulouse III - Paul Sabatier), a utilisé l'interféromètre NOEMA de l'IRAM, et en particulier sa capacité à observer de nombreuses raies moléculaires en même temps grâce à PolyFix, pour détecter la molécule CCS dans le disque entourant l'étoile triple GG Tau. Ce disque est assez massif, ce qui facilite la détection de molécules peu abondantes, comme H₂S, détecté en 2018 par la même équipe.  

L'abondance de CCS est environ 20 fois plus faible que celle de CS. La détection de cette molécule, ainsi qu'une limite sur l'abondance de OCS, renforce le problème de la compréhension de la chimie du soufre dans les disques. À ce jour, aucun modèle chimique ne permet encore de prédire correctement les abondances des molécules soufrées bien détectées (CS, H₂S, H₂CS et CCS) ou dont la détection est plus bruitée (SO et OCS). La détection de cette nouvelle molécule est un pas de plus vers un modèle chimique plus cohérent, ouvrant peu à peu la voie à la compréhension de la physico-chimie du plan du disque où naissent les planètes.

Bibliographie

An unbiased NOEMA 2.6 to 4 mm survey of the GG Tau ring: First detection of CCS in a protoplanetary disk –  N. T. Phuong, A. Dutrey, E. Chapillon, S. Guilloteau, J. Bary, T. L. Beck, A. Coutens, O. Denis-Alpizar, E. Di Folco, P. N. Diep, L. Majumdar, J.-P. Melisse, C.-W. Lee, V. Pietu, T. Stoecklin and Y.-W. Tang - Astronomy & Astrophysics
DOI : https://doi.org/10.1051/0004-6361/202141881