Le télescope spatial James Webb a permis de valider une hypothèse théorique formulée en 1986 concernant le comportement du cation trihydrogène (H3+). Cette découverte confirme que cette molécule, pilier de la chimie interstellaire, émet un rayonnement infrarouge spécifique lorsqu'elle est en rotation, un phénomène jusqu'alors jamais observé.
La validation d'une exception physique
En 1986, les chercheurs Fu-Shih Pan et Takeshi Oka avaient théorisé que le cation trihydrogène, malgré sa structure symétrique en triangle équilatéral, pouvait émettre une faible lumière infrarouge en tournant sur lui-même. Selon leurs calculs, la force centrifuge étire légèrement la molécule, brisant sa symétrie et créant un dipôle électrique. Cette prédiction, restée invérifiable pendant quatre décennies, vient d'être confirmée par l'analyse spectrale réalisée grâce à l'instrument MIRI du télescope James Webb.
Une détection inédite dans la nébuleuse HH 168
L'équipe dirigée par l'astrophysicien David Neufeld a identifié ce signal au sein de la nébuleuse HH 168, une zone de formation d'étoiles massives située dans la Voie lactée. En décomposant la lumière émise par le gaz chauffé par les ondes de choc des étoiles naissantes, les scientifiques ont isolé 26 raies spectrales correspondant précisément aux longueurs d'onde calculées par Pan et Oka. La fiabilité de cette observation est renforcée par un score statistique de 72 sigma, écartant toute probabilité de mesure aléatoire, et confirmée par des données similaires issues de la nébuleuse HH 211.
Un nouvel outil pour l'astrochimie
Le cation trihydrogène joue un rôle central dans l'évolution des nuages moléculaires, car il initie la plupart des réactions chimiques dans l'espace, y compris celles menant à la formation de molécules organiques et d'eau. Désormais, les astronomes disposent d'une méthode robuste pour observer cette molécule directement dans les régions de genèse stellaire. Cette avancée permet d'étudier simultanément la dynamique des chocs provoqués par les étoiles en formation et les processus chimiques complexes qui régissent la composition des futurs systèmes planétaires.