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Liste d'espèces chimiques détectées dans le milieu interstellaire ou circumstellaire

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Cette liste non exhaustive recense un peu plus de 220 espèces chimiques polyatomiques (molécules, radicaux libres ou ions) détectées dans le milieu interstellaire ou circumstellaire, classées par nombre d'atomes constituants. Sont mentionnées la formule brute ou semidéveloppée de chaque espèce, ainsi que toute forme ionisée éventuellement observée. Si aucune formule n'est donnée dans la colonne « Molécule ou radical », c'est que seule la forme ionisée a été observée.

Sommaire

DétectionModifier

Les espèces chimiques listées ci-dessous ont été détectées par spectroscopie. Leurs caractéristiques spectrales sont produites par les transitions des électrons de leurs constituants entre différents niveaux d'énergie, ou par spectre de rotation ou de vibration — spectroscopie rotationnelle et rotationnelle-vibrationnelle. Les détections sont généralement réalisées dans les longueurs d'onde radio, micro-onde ou infrarouge[1]. La première molécule détectée dans le milieu interstellaire est le radical CH (méthylidyne), détecté en 1937[2].

Les molécules interstellaires sont formées par des réactions chimiques dans les nuages interstellaires de gaz et poussières interstellaires et circumstellaires. Généralement, ceci se produit lorsqu'une molécule est ionisée, souvent à la suite d'une interaction avec des rayons cosmiques. L'ion, électriquement chargé, attire un réactif proche par interaction électrostatique. Les molécules peuvent également être générées par réactions entre atomes neutres et molécules, mais ce processus est souvent plus lent[3]. Les grains de poussière jouent un rôle important en protégeant les molécules des effets ionisants des rayons ultraviolets émis par les étoiles[4].

Sagittarius B2 est une région fréquemment ciblée par les observations. Ce nuage moléculaire de très grande taille est situé près du centre de la Voie lactée. Près de la moitié des molécules citées ci-dessous ont été détectées pour la première fois à proximité de Sagittarius B2, et presque toutes les autres ont été ensuite détectées à l'intérieur[5].

Espèces chimiquesModifier

Les tables suivantes listent les espèces détectées dans le milieu interstellaire ou circumstellaire, groupées par nombre d'atomes constituants. Si aucune entrée n'est donnée dans la colonne « molécule », seule la forme ionisée a été détectée. Si aucune désignation n'a été donnée dans la littérature scientifique, le champ « Espèce chimique » est laissé vide.

Espèces diatomiques (44)Modifier

 
Le monoxyde de carbone est fréquemment utilisé pour déterminer la distribution de masse dans les nuages interstellaires[6].
Espèce chimique Molécule ou radical Ion Masse
Monochlorure d'aluminium AlCl[7],[8] 62,5
Monofluorure d'aluminium AlF[9],[7] 46
Monoxyde d'aluminium AlO[10] 43
Hydrure d'argon ArH+[11] 41
Carbone diatomique C2[12],[13] 24
Fluorométhylidynium CF+[14] 31
Méthylidyne CH[15] CH+[16] 13
Cyanogène CN[17],[18],[7],[15] CN+, CN[19] 26
Monoxyde de carbone CO[7] CO+[20] 28
Monophosphure de carbone CP[18] 43
Monosulfure de carbone CS[7] 44
Oxyde de fer(II) FeO[21] 82
Dihydrogène H2[22] 2
Chlorure d'hydrogène HCl[23] HCl+[24] 36,5
Fluorure d'hydrogène HF[25] 20
Hydroxyle HO[7] 17
Monohydrure d'azote HN[26],[27] 15
Hydrure d'hélium - HeH+[28] 5,0
Chlorure de potassium KCl[7],[8] 75,5
Diazote N2[29],[30] 28
Monoxyde d'azote NO[31] NO+[32] 30
Monosulfure de monoazote NS[7] 46
Chlorure de sodium NaCl[7],[8] 58,5
Monohydrure de magnésium MgH+[32] 25,3
Iodure de sodium NaI[33] 150
Dioxygène O2[34] 32
Nitrure de phosphore PN[35] 45
Monoxyde de phosphore PO[36] 47
Hydrure de soufre SH[37] SH+[38] 33
Monoxyde de soufre SO[7] SO+[16] 48
Carbure de silicium SiC[39],[7] 40
Mononitrure de silicium SiN[7] 42
Monoxyde de silicium SiO[7] 44
Monosulfure de silicium SiS[7] 60
Oxyde de titane(II) TiO[40] 63,9

Espèces triatomiques (42)Modifier

 
Le cation H3+ est l'un des ions les plus abondants de l'Univers. Il a été détecté en 1993[41].
Espèce chimique Molécule ou radical Ion Masse
Isocyanure d'aluminium AlNC[7] 53
Hydroxyde d'aluminium AlOH[42] 44
Tricarbone C3[13] 36
Radical éthynyle C2H[7],[17] 25
Cyanométhylidyne CCN[43] 38
Monoxyde de dicarbone C2O[44] 40
Thioxoéthénylidène C2S[45] 56
C2P[46] 55
Dioxyde de carbone CO2[47] 44
Cyanure de fer FeCN[48] 82
Trihydrogène H3+[41] 3
Méthylène H2C[49] 14
Chloronium H2Cl+[50] 37,5
Eau H2O[51] H2O+[52] 18
Hydroperoxyle HO2[53] 33
Sulfure d'hydrogène H2S[7] 34
Cyanure d'hydrogène HCN[7],[17],[54] 27
Isocyanure d'hydrogène HNC[55] 27
Radical formyle HCO[56] HCO+[56],[57],[16] 29
Phosphaéthyne HCP[58] 44
Thioformyle HCS[59] HCS+[57],[16] 45
Diazénylium HN2+[57],[16],[60] 29
Nitroxyle HNO[61] 31
Isoformyle HOC+[17] 29
Isothioformyle HSC[59] 29
Cyanure de potassium KCN[7] 65
Cyanure de magnésium MgCN[7] 50
Isocyanure de magnésium MgNC[7] 50
Radical amine NH2[62] 16
Protoxyde d'azote N2O[63] 44
Cyanure de sodium NaCN[7] 49
Hydroxyde de sodium NaOH[64] 40
Oxysulfure de carbone OCS[65] 60
Ozone O3[66] 48
Dioxyde de soufre SO2[67],[7] 64
c-dicarbure de silicium c-SiC2[7],[39] 52
Carbure de disilicium SiCSi[68] 68
Carbonitrure de silicium SiCN[69] 54
SiNC[70] 54
Dioxyde de titane TiO2[40] 79,9

Espèces à quatre atomes (28)Modifier

 
Le formaldéhyde est une molécule organique largement distribuée dans le milieu interstellaire[71].
Espèce chimique Molécule ou radical Ion Masse
Méthyle CH3[72] 15
Propynylidyne l-C3H[73],[7] l-C3H+[74] 37
Cyclopropynylidyne c-C3H[75] 37
Cyanoéthynyle C3N[76] C3N[77] 50
Monoxyde de tricarbone C3O[73] 52
Sulfure de tricarbone C3S[7],[45] 68
Hydronium H3O+[78] 19
Acétylène C2H2[79] 26
Méthylène amidogène H2CN[80] H2CN+[16] 28
Formaldéhyde H2CO[81] 30
Thioformaldéhyde H2CS[82] 46
Cyanocarbène HCCN[83] 39
Cétényle HCCO[84] 41
Cyanure d'hydrogène protoné HCNH+[57] 28
Dioxyde de carbone protoné HOCO+[85] 45
Acide fulminique HCNO[86] 43
Acide cyanique HOCN[87] 43
Acide isocyanique HNCO[67] 43
Acide isothiocyanique HNCS[88] 59
Acide thiocyanique HSCN[89] 59
Peroxyde d'hydrogène HOOH[90] 34
Ammoniac NH3[91],[7] 17
Tricarbure de silicium SiC3[7] 64
Isocyanure d'hydromagnésium HMgNC[92] 51,3
Acide nitreux HNO2[93] 47

Espèces à cinq atomes (20)Modifier

 
Le méthane a également été détecté sur des comètes et dans l'atmosphère de plusieurs planètes du système solaire[94].
Espèce chimique Molécule ou radical Ion Masse
Ammonium NH4+[95] 18
Méthane CH4[96],[79] 16
Radical méthoxy H3CO[97] 31
Cyclopropénylidène c-C3H2[98],[99],[17] 38
Propadiénylidène l-C3H2[99] 38
Cyanométhyle H2CCN[100] 40
Cétène H2C2O[67] 42
Méthanimine H2CNH[101] 29
Cyanamide hydrogène HNCNH[102],[103] 42
Formaldéhyde protoné H2COH+[104] 31
Butadiynyle C4H[7] C4H[105] 49
Cyanoacétylène HC3N[106],[7],[17],[57],[99] 51
Isocyanoacétylène HCC-NC[107] 51
Acide formique HCOOH[108] 46
Cyanogène protoné NCCNH+[109] 53
Cyanoformaldéhyde HC(O)CN[110] 55
C5 linéaire C5[111],[13] 60
Cluster de carbure de silicium SiC4[39] 92
Silane SiH4[112] 32

Espèces à six atomes (16)Modifier

 
Dans le milieu interstellaire, le formamide (ci-dessus) peut se combiner avec du méthylène pour former de l'acétamide[113].
Espèce chimique Molécule ou radical Ion Masse
Cyclopropénone c-H2C3O[114] 54
E-Cyanométhanimine HNCHCN[115] 54
Éthylène C2H4[79] 28
Acétonitrile CH3CN[116],[67] 40
Isocyanure de méthyle CH3NC[116] 40
Méthanol CH3OH[67] 32
Méthanethiol CH3SH[116] 48
Butadiyne (diacétylène) l-H2C4[117],[7] 50
Cyanoacétylène protoné HC3NH+[57] 52
Formamide HCONH2[113] 44
Pentynylidyne C5H[7],[45] 61
Cyanobutadiynyle C5N[118] 74
Propynal HC2CHO[119] 54
HC4N[7] 63
Céténimine CH2CNH[98] 40
C5S[120] 92

Espèces à sept atomes (12)Modifier

 
L'acétaldéhyde (ci-dessus) et ses isomères alcool vinylique et oxyde d'éthylène ont été détectés dans le milieu interstellaire[121].
Espèce chimique Molécule ou radical Ion Masse
Oxyde d'éthylène c-C2H4O[122] 44
Propyne (méthylacétylène) CH3C2H[17] 40
Méthylamine H3CNH2[123] 31
Acrylonitrile CH2CHCN[67],[116] 53
Alcool vinylique H2CHCOH[121] 44
Hexatriynyle C6H[7],[45] C6H[124],[99] 73
Cyanodiacétylène HC4CN[67],[116],[106] 75
HC5O[125] 77
Acétaldéhyde CH3CHO[7],[122] 44
Isocyanate de méthyle H3CNCO[126] 57
Glycolonitrile (hydroxyacétonitrile) HOCH2CN[127] 57

Espèces à huit atomes (11)Modifier

 
La signature radio de l'acide acétique, un composé existant dans le vinaigre, a été confirmée en 1997[128].
Espèce chimique Molécule ou radical Ion Masse
Méthylcyanoacétylène H3CC2CN[129] 65
Glycolaldéhyde H2COHCHO[130] 60
Formiate de méthyle HCOOCH3[130],[67],[99] 60
Acide acétique CH3COOH[128] 60
Hexapentaénylidène H2C6[7],[117] 74
Acroléine CH2CHCHO[98] 56
Cyanoallène CH2CCHCN[129],[98] 65
Éthanimine CH3CHNH[131] 43
Radical heptatriényle C7H[132] 85
Aminoacétonitrile NH2CH2CN[133] 56
Urée (NH2)2CO[134] 60

Espèces à neuf atomes (10)Modifier

Espèce chimique Molécule ou radical Ion Masse
Méthyldiacétylène CH3C4H[135] 64
Méthoxyméthane (diméthyléther) CH3OCH3[136] 46
Propionitrile CH3CH2CN[7],[67],[116],[99] 55
Acétamide CH3CONH2[113],[98] 59
Éthanol CH3CH2OH[137] 46
Octatétraynyle C8H[138] C8H[139],[140] 97
Cyanohexatriyne (cyanotriacétylène) HC7N[7],[91],[141],[142] 99
Propylène CH3CHCH2[143] 42
Éthanethiol CH3CH2SH[144] 62

Espèces à dix atomes ou plus (18)Modifier

 
Le fullerène C70, plus grosse espèce chimique observée dans l'espace, a été détecté dans une nébuleuse planétaire en 2010[145].
Atomes Espèce chimique Molécule ou radical Ion Masse
10 Acétone (CH3)2CO[146],[67] 58
10 Éthylène glycol (CH2OH)2[147] 62
10 Propanal CH3CH2CHO[98] 58
10 Méthoxyméthanol CH3OCH2OH[148] 62
10 Méthyl-cyano-diacétylène CH3C5N[98] 89
10 Oxyde de propylène CH3CHCH2O[149],[150] 58
11 Cyanotétra-acétylène HC8CN[7],[142] 123
11 Formiate d'éthyle C2H5OCHO[151] 74
11 Acétate de méthyle CH3COOCH3[152] 74
11 Méthyltriacétylène CH3C6H[98],[135] 88
12 Benzène C6H6[117] 78
12 Butyronitrile C3H7CN[151] 69
12 Isobutyronitrile (CH3)2CHCN[153] 69
13 Benzonitrile C6H5CN[154] 103
13 Cyanopentaacétylène HC10CN[155] 147
60 Buckminsterfullerène C60[145] C60+[156],[157] 720
70 Fullerène C70 C70[145] 840

Espèces contenant du deutérium (20)Modifier

Article connexe : Deutérium.
 
Propyne deutéré, détecté en 1991 à proximité du nuage moléculaire 1 du Taureau[158],[159] (TMC-1).
Atomes Espèce chimique Formule
2 Deutérure d'hydrogène, trihydrogène deutéré[160],[161] HD, H2D+, HD2+
3 Eau lourde[162],[163] HDO, D2O
3 Cyanure d'hydrogène[164] DCN
3 Radical formyle[164] CDO
3 Isocyanure d'hydrogène[164] DNC
3 [164] N2D+
4 Ammoniac[161],[165],[166] NH2D, NHD2, ND3
4 Formaldéhyde[167],[161] HDCO, D2CO
4 Acide isocyanique[168] DNCO
5 Ion ammonium[95] NH3D+
6 Formamide[168] NH2CDO, NHDCHO
7 Propyne[158],[159] (méthylacétylène) CH2DCCH, CH3CCD

Espèces chimiques dont l'observation astronomique attend confirmation (13)Modifier

 
La glycine est un acide aminé protéinogène dont l'observation dans le milieu interstellaire[169],[170] ainsi que dans les comètes[171] est probable mais pas certaine.

La détection des espèces suivantes a été rapportée dans la littérature scientifique, mais n'a pas encore été confirmée par des recherches ultérieures.

Atomes Espèce chimique Formule
2 Silylidine[172] SiH
4 Phosphine[173] PH3
4 Monoacétylure de magnésium[120] MgCCH
4 Cyanophosphaétyne[120] NCCP
5 [174] H2NCO+
5 Cyanure de silyle[120] SiH3CN
10 Glycine[169],[170],[171] HOOC–CH2–NH2
12 Méthoxyéthane[175] (méthyl-éthyl-éther) CH3OC2H5
12 Dihydroxyacétone[176] CO(CH2OH)2
18 Cation naphtalène[177] C10H8+
24 Graphène[178] C24
24 Anthracène[179] C14H10
26 Pyrène[180] C16H10

Notes et référencesModifier

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  2. (en) « Methylidyne radical », Astromolecule of the Month, sur http://www.astrochymist.org/, The Astrochemist, (consulté le 18 mai 2019).
  3. (en) A. Dalgarno, « The galactic cosmic ray ionization rate », Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 103, no 33,‎ , p. 12269-12273 (PMID 16894166, PMCID 1567869, DOI 10.1073/pnas.0602117103, Bibcode 2006PNAS..10312269D, lire en ligne)
  4. (en) Laurie M. Brown, Abraham Pais et A. B. Pippard, The physics of the interstellar medium, Twentieth Century Physics (2e éd.), CRC Press, 1995, p. 1765. (ISBN 978-0-7503-0310-1)
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    Les co-auteurs de l'articles sont, outre Brett A. McGuire, P. Brandon Carroll, Ryan A. Loomis, Ian A. Finneran, Philip R. Jewell, Anthony J. Remijan et Geoffrey A. Blake. L'article a été reçu par l'éditeur le 31 décembre 2015 et accepté pour publication le 11 mai 2016.
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Articles connexesModifier

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