Le JWST confirme la présence du radical méthyle au-delà de la Voie lactée

Le télescope spatial James Webb (JWST) a officiellement confirmé la détection du radical méthyle (CH₃) hors de la Voie lactée pour la première fois, marquant une étape importante dans la chimie extragalactique. Dans une étude publiée dans Nature Astronomy le 6 février 2026, des chercheurs ont identifié cette molécule vitale aux côtés d'une « richesse sans précédent » de composés organiques au sein du noyau profondément obscurci de la galaxie infrarouge lumineuse proche IRAS 07251–0248. Dirigée par le Centre d'Astrobiologie (CAB), CSIC-INTA, et soutenue par une modélisation de l'Université d'Oxford, cette découverte suggère que les environnements galactiques extrêmes agissent comme des usines chimiques à haute efficacité.

Les galaxies infrarouges ultra-lumineuses comme IRAS 07251–0248 figurent parmi les environnements les plus énergétiques et poussiéreux de l'univers local. Leurs régions centrales sont souvent enveloppées par d'épais nuages de gaz et de poussière qui bloquent la lumière visible, dissimulant ainsi les processus chimiques se produisant à proximité du trou noir supermassif central. Cette recherche a été spécifiquement conçue pour pénétrer ces barrières, en utilisant les capacités infrarouges avancées du télescope spatial James Webb pour observer la chimie « enfouie » que les observatoires précédents, tels que le télescope spatial Spitzer, ne pouvaient résoudre avec une telle précision.

La détection du radical méthyle hors de la Voie lactée est-elle confirmée par cette étude ?

Oui, cette étude confirme la première détection du radical méthyle (CH₃) en dehors de notre galaxie, plus précisément dans le noyau de la galaxie infrarouge ultra-lumineuse IRAS 07251–0248. En utilisant la spectroscopie à haute résolution du télescope spatial James Webb, les chercheurs ont identifié cette molécule hautement réactive aux côtés d'une série d'hydrocarbures complexes, notamment le benzène, l'acétylène et le triacétylène, prouvant que ces précurseurs chimiques sont abondants dans les environnements extragalactiques extrêmes.

L'identification du radical méthyle est particulièrement significative car il sert d'intermédiaire clé dans la formation de molécules organiques plus grandes et plus complexes. Selon l'auteur principal, le Dr Ismael García Bernete, anciennement d'Oxford et aujourd'hui au CAB, les abondances trouvées étaient bien supérieures à ce que prédisaient les modèles théoriques actuels. Cette divergence suggère une source continue de carbone dans ces noyaux galactiques, probablement alimentée par la fragmentation de matériaux carbonés plus vastes. La présence de CH₃ dans un environnement aussi volatil fournit une nouvelle référence pour comprendre comment la chimie du carbone évolue sous l'effet de radiations intenses et de forces gravitationnelles.

Comment le télescope spatial James Webb révèle-t-il les molécules organiques dans les noyaux de galaxies obscurcis ?

Le télescope spatial James Webb révèle les molécules organiques en utilisant son instrument infrarouge moyen (MIRI) et NIRSpec pour capturer la lumière dans la gamme de longueurs d'onde de 3 à 28 microns. Ces longueurs d'onde infrarouges peuvent pénétrer les nuages de poussière denses qui diffusent la lumière visible, permettant au télescope de détecter les « empreintes digitales » uniques ou signatures spectrales des molécules en phase gazeuse, des glaces et des grains carbonés solides cachés au plus profond du cœur d'une galaxie.

La méthodologie employée par l'équipe internationale a consisté à combiner les données de NIRSpec (spectrographe proche infrarouge) et de MIRI pour caractériser la température et l'abondance des espèces chimiques. En analysant les raies d'absorption et d'émission dans la plage de 3 à 28 microns, les chercheurs ont pu distinguer différents états de la matière, tels que les glaces d'eau et les grains de poussière carbonée. Cette modélisation sophistiquée, développée en partie par l'Université d'Oxford, a permis à l'équipe d'isoler les effets des rayons cosmiques. Ils ont découvert que ces particules de haute énergie sont probablement responsables de la fragmentation des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), libérant de plus petites molécules organiques dans la phase gazeuse où elles peuvent être détectées.

L'étude met en évidence une corrélation claire entre l'intensité de l'ionisation par les rayons cosmiques et l'abondance des hydrocarbures. Dans ces noyaux denses et enfouis, la concentration de rayons cosmiques est nettement plus élevée que dans l'espace interstellaire standard. Cet environnement de rayonnement intense agit essentiellement comme un catalyseur, décomposant les grains de poussière plus volumineux dans l'« usine » de petites molécules organiques observée par le télescope spatial James Webb. Ce processus explique pourquoi la richesse chimique de IRAS 07251–0248 dépasse celle des galaxies plus calmes.

Ces molécules organiques pourraient-elles être liées aux origines de la vie ?

Bien que les petites molécules organiques comme le benzène et le méthane ne soient pas biologiques, elles représentent des précurseurs critiques de la chimie prébiotique nécessaires à la formation finale des acides aminés et des nucléotides. Leur découverte dans des galaxies lointaines suggère que les briques fondamentales de la vie sont omniprésentes dans tout l'univers, même dans les environnements les plus extrêmes et « hostiles », loin des conditions terrestres.

Le professeur Dimitra Rigopoulou du département de physique de l'Université d'Oxford souligne que si ces molécules ne se trouvent pas dans les cellules vivantes elles-mêmes, elles constituent des étapes vitales d'une chaîne chimique. La détection de benzène (C₆H₆), de méthane (CH₄) et de diacétylène (C₄H₂) dans une galaxie située à des millions d'années-lumière indique que la « boîte à outils chimique » nécessaire à une vie complexe n'est pas unique à la Voie lactée. Au lieu de cela, ces molécules sont transformées et distribuées au cœur des galaxies lumineuses, ensemençant potentiellement les futures générations d'étoiles et de systèmes planétaires avec de la matière organique.

L'importance de la richesse moléculaire dans l'espace lointain

• Benzène (C₆H₆) : Un anneau stable d'atomes de carbone qui sert de bloc de construction primaire pour des composés aromatiques plus complexes.
• Acétylène (C₂H₂) et polyacétylènes : Ces molécules sont hautement réactives et essentielles à la croissance de chaînes de carbone plus longues dans l'espace.
• Radical méthyle (CH₃) : Une molécule intermédiaire critique qui facilite la transition des simples atomes de carbone vers des hydrocarbures complexes.
• Grains carbonés et glaces : Ces matériaux à l'état solide agissent comme des surfaces où des réactions chimiques peuvent se produire, à l'abri des rayonnements les plus intenses.

Les implications de cette recherche s'étendent bien au-delà de la classification d'une seule galaxie. En démontrant la capacité du télescope spatial James Webb à cartographier l'inventaire organique d'un noyau enfoui, l'étude ouvre une nouvelle ère dans l'astrobiologie et l'astrochimie. Les scientifiques peuvent désormais commencer à examiner si les « usines » chimiques trouvées dans IRAS 07251–0248 étaient une caractéristique standard de l'univers primitif, où les galaxies lumineuses et poussiéreuses étaient beaucoup plus communes qu'elles ne le sont aujourd'hui.

À l'avenir, l'équipe de recherche prévoit d'étendre ses observations à un échantillon plus large de galaxies lumineuses en infrarouge. Cela permettra de déterminer si la forte abondance de molécules organiques est un trait universel des noyaux obscurcis ou une caractéristique unique de IRAS 07251–0248. Alors que le télescope spatial James Webb poursuit sa mission, chaque nouvelle observation spectroscopique nous rapproche de la compréhension du cycle de vie du carbone et de la véritable prévalence des briques de la vie à travers le cosmos.