La naissance d’une planète
Les astronomes du PRN PlanèteS viennent de confirmer l’existence d’une jeune planète géante gazeuse qui est encore enveloppée dans le gaz et la poussière du disque qui se trouve autour de son étoile. Pour la première fois, les scientifiques sont maintenant en mesure d’étudier directement le processus de formation des planètes à un stade très précoce.
Une planète est née dans le gaz et la poussière du disque autour HD100546. Sur la vue en gros plan (à droite) l’étoile a été masqué pour de l’analyse de données. (Crédit: Sascha Quanz / EPFZ)
Il aura fallu une nuit complète avec une caméra infrarouge à haute résolution sur le Very Large Telescope (VLT) au Chili pour observer un seul objet même si le temps de télescope sur le mont Paranal est très précieux. En analysant l’ensemble de données recueillies par l’instrument appelé NACO, une équipe internationale dirigée par Sascha Quanz de l’ETH Zurich a été en mesure de confirmer sa récente hypothèse: une planète géante se trouve bien en orbite autour de l’étoile HD 100546. «L’objet est toujours dans le processus de formation, il est enveloppé dans disque dans lequel il continue à puiser de la matière», explique Sascha Quanz. L’étude qui est publiée dans le «Astrophysical Journal» a été réalisée dans le cadre du Pôle de Recherche National (PRN) PlanetS.
Pour confirmer l’existence de la jeune planète les chercheurs ont analysé les données prises dans l’infrarouge à trois longueurs d’onde différentes. La planète – simplement appelé HD 100546 b – est le premier objet de ce genre jamais détecté. «Il fournit des données d’observation uniques liées au processus de formation d’une planète géante gazeuse,» explqiue Sascha Quanz. Jusqu’à présent, les astronomes avaient trouvé deux autres jeunes étoiles qui sont censées abriter des jeunes planètes géantes gazeuses, mais ces objets semblent être dans un stade d’évolution un peu plus avancé parce qu’ils ont déjà absorbé de grandes parties des disques dans lesquels ils sont incorporés.
Laboratoire cosmique
«Notre objet, cependant, semble être encore fortement englobé dans la poussière et le gaz», explique le chercheur. Comment, où et quand les planètes géantes se forment dans les disques autour de jeunes étoiles sont des questions qui ont été jusqu’ici principalement abordées via des considérations théoriques et des simulations informatiques. «Maintenant, nous avons un laboratoire à partir duquel nous pouvons obtenir des informations empiriques,» s’exclame Sascha Quanz. HD 100546 est une jeune étoile. En termes astronomiques, cela signifie que l’objet est âgé de «seulement» 5 à 10 millions d’années. Situé à 335 années-lumière de la Terre, c’est un voisin cosmique relativement proche.
La formation d’une planète gazeuse géante (à droite) près de l’étoile HD 100546 (à gauche) est pas encore complète, ce qui permet aux astronomes d’observer le processus. (Vue d’artiste:. ESO / L Calçada)
L’étoile est entourée d’un grand disque de gaz et de poussière s’étendant à plus de 300 fois la distance entre la Terre et le Soleil (300 UA). La jeune planète orbite autour de son étoile hôte à environ 50 UA. Les théories actuelles ne peuvent pas facilement expliquer la formation d’une planète gazeuse géante dans cette région. Par conséquent, la nouvelle découverte représente un défi pour les chercheurs. Une des nombreuses questions est : est-ce que la jeune planète a toujours été dans sa position actuelle ou a t-elle migré vers l’extérieur? Depuis la découverte de la première exoplanète par les astronomes suisses Michel Mayor et Didier Queloz il y a vingt ans, de nouvelles théories sur la formation des planètes ont été développées, y compris les processus de migration possibles pour expliquer pourquoi des exoplanètes géantes gazeuses peuvent être détectées très proches de leurs étoiles.
Deuxième candidat suggéré
Des observations antérieures de HD 100546 ont suggéré qu’il pourrait y avoir une planète supplémentaire autour de l’étoile cinq fois plus proche que ne l’est la jeune planète. Par conséquent les astronomes pourraient même être en mesure d’étudier la formation de plusieurs planètes géantes gazeuses dans le même système, même si présence de la planète intérieure doit encore être confirmée. La majorité des quelques 2000 exoplanètes détectées à ce jour font partie de systèmes planétaires tout comme notre propre système solaire.
En 2013 Sascha Quanz et son équipe avaient déjà suggéré l’existence possible de la jeune planète dans le disque entourant HD 100546. Mais à cette époque d’autres explications étaient encore possibles. Avec les nouvelles données les scientifiques excluent désormais que le signal détecté ait pu provenir d’une source de fond et une première estimation de la température et de la taille de l’objet pourrait être faite. «Les propriétés observées sont en effet mieux expliquées avec une jeune planète en formation intégrée dans le disque circumstellaire » conclut le chercheur. De futures observations avec le réseau de radiotélescopes dits ALMA située dans le désert d’Atacama au Chili devraient confirmer l’existence du disque entourant la planète en formation et contraindre sa taille et sa masse. (BVA PB)
Références:
“Confirmation and characterization of the protoplanet HD100546 b – Direct evidence for Gas Giant Planet Formation at 50 AU,” Sascha P. Quanz, Adam Amara, Michael R. Meyer, Julien H. Girard, Matthew A. Kenworthy, Markus Kasper, 2015 July 1, Astrophysical Journal, Vol. 807, No. 1, 64 [http://dx.doi.org/10.1088/0004-637X/807/1/64, preprint: http://arxiv.org/abs/1412.5173].
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