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Les nuages interstellaires sont le berceau des étoiles. Avec les avancées en astronomie, le nombre de molécules connues dans ces nuages ne cesse de croître. Pour avoir une idée de leur abondance respective, les scientifiques veulent savoir quelles sont les réactions qui se produisent dans cet environnement où règnent des températures à peine plus élevées que le zéro absolu. Des chercheurs du laboratoire de physique des atomes, des lasers, des molécules et des surfaces (PALMS, CNRS/Université Rennes 1) ont identifié les facteurs qui déterminent la réactivité chimique à basse température. Ces travaux, publiés dans la revue Science du 6 juillet 2007, seront précieux pour améliorer les modélisations de la naissance des étoiles.
A la fin du XIXe siècle, Arrhenius a montré que plus la température des réactifs d'une réaction chimique est basse, plus cette réaction a lieu lentement. Ainsi, on pensait qu'aux températures extrêmement faibles qui règnent dans les nuages interstellaires (de 10 à 20 kelvin, soit de -253 à –263° Celsius), la grande majorité des réactions devait être très lente. Mais dans les années 1990, les chercheurs du PALMS ont découvert que certaines réactions chimiques entre espèces neutres sont plus rapides à basse température (ce qu'ils savaient déjà pour des réactions entre ions et molécules). Lorsque deux molécules entrent en collision, selon leur énergie et leur configuration, elles réagissent chimiquement ou elles rebondissent. À basse température, les molécules se déplacent plus lentement. Durant la phase qui précède la collision, elles ont donc plus de temps pour changer de configuration sous l'effet des forces à longue portée qui s'exercent entre elles. Pour un certain nombre de réactions, ce changement de configuration conduit à une situation beaucoup plus favorable à la réaction que la configuration initiale. Cette découverte avait été récompensée par le Prix Descartes en 2000.
Depuis, les chercheurs rennais voulaient identifier les réactions les plus rapides, car ce sont celles qui déterminent les molécules formées, et donc la composition chimique des nuages interstellaires. La rapidité de certaines réactions à basse température provient de l'absence de barrière énergétique entre les réactifs et les produits. Cette barrière est un paramètre clé, pour prédire la vitesse d'une réaction à basse température.
En collaboration avec leurs collègues de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni et les laboratoires américains Sandia (Californie) et Argonne (Chicago), les chercheurs du PALMS ont étudié une cinquantaine de réactions (1) entre des atomes d'oxygène et des hydrocarbures, à des températures comprises entre 23 K et 298 K (– 250 et 25° Celsius). Ils ont montré que certaines réactions lentes à température ambiante devenaient rapides à basse température, un phénomène lié à la présence ou non d'une barrière énergétique. Plus intéressant encore, la hauteur de cette barrière est corrélée à des propriétés connues des réactifs (l'énergie de l'état ionique des réactifs, soit la différence entre le potentiel d'ionisation de l'hydrocarbure et l'affinité électronique de l'atome d'oxygène). Cette corrélation permettra aux chimistes d'estimer la vitesse à basse température d'une réaction quelconque à l'ordre de grandeur près, ce qui sera très utile dans l'état actuel des connaissances de la chimie interstellaire et qui pourra servir à améliorer la modélisation de la formation des étoiles.
(1) Parmi les quelque 500 réactions entre espèces neutres actuellement incluses dans les modèles et dont le nombre est très certainement sous-estimé.
source http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=4269
Lun 9 Juil - 8:33