ASTROCHIMIE

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques

Ces processus sont d'autant plus nécessaires qu'une classe importante de molécules interstellaires, celle des PAH, n'a pas encore complètement trouvé sa place dans les réseaux de chimie. Les PAH sont des molécules fascinantes : chacune de ces molécules contient typiquement de 20 à 100 atomes de carbone, et l'on pense qu'ensemble elles recèlent de 10 à 20 p. 100 du carbone cosmique. Pourtant, aucune n'a jamais été spécifiquement identifiée. C'est pour expliquer la présence de bandes caractéristiques dans le spectre infrarouge de nombreuses nébuleuses que les astronomes ont en effet imaginé dans les années 1980 l'existence de molécules géantes, planes, constituées de nombreux cycles benzéniques accolés (cf. figure). La réalité de ces espèces d'un genre nouveau est quasi assurée aujourd'hui. Cependant, les astronomes n'ont pas encore réussi à identifier une molécule en particulier, car les bandes observées, si elles sont bien typiques de composés organiques, sont peu spécifiques. Grâce au satellite I.S.O., une chose est sûre en tout cas : ces hydrocarbures géants sont présents partout dans l'Univers. Inévitablement, ils ont un lien avec les chaînes carbonées et les petits cycles carbonés. C'est dans les atmosphères d'une certaine classe d'étoiles que ce lien est le plus évident. En effet, dans les dernières phases de leur évolution, certaines étoiles se transforment en de formidables réacteurs chimiques où l'on observe PAH et petits hydrocarbures. C'est là, pense-t-on, que les poussières carbonées sont synthétisées. Et c'est aussi dans l'atmosphère d'une de ces usines à suies, baptisée CRL 618, qu'a été découverte en 2001 la molécule de benzène, un véritable « chaînon manquant » pour l'astrochimiste entre PAH et chaînes carbonées. Du fait de leur grande surface cumulée, les molécules géantes ont un impact important sur l'évolution du gaz. Interagissant facilement avec les porteurs de charges (électrons ou ions), elles participent à la chimie. Par ailleurs, elles jouent un rôle très important dans le bilan énergétique du milieu interstellaire en absorbant le rayonnement ultraviolet des étoiles. Une grande partie de celui-ci est réémis dans l'infrarouge, tandis qu'une petite fraction ionise la molécule géante par effet photoélectrique. Les électrons libérés transmettent rapidement leur énergie au gaz par des collisions successives avec les atomes et molécules et, ainsi, le réchauffent. À la frontière entre deux mondes, les hydrocarbures aromatiques polycycliques se comportent tantôt comme des molécules, tantôt comme des solides.