Un petit disque stellaire pourrait héberger une planète de type Terre

Une équipe d'astronomes japonais a détecté un disque circumstellaire autour d'une jeune étoile de faible masse. FN Tau est une minuscule étoile située dans une pépinière d'étoiles en direction de la constellation du Taureau à une distance de 460 années-lumière de la Terre. Le groupe de recherche a employé l'instrument CIAO (Coronagraphic Imager with Adaptive Optics) du télescope Subaru pour imager directement FN Tau et le petit disque de matière de formation de planète qui l'entoure. Cette étoile n'est âgée que de cent mille ans et sa masse est dix fois plus faible que celle du Soleil.


Un disque circumstellaire est un mélange de gaz et de poussières autour d'une jeune étoile nouvellement formée. Ce type de disque accompagne la plupart des processus de formation d'étoiles semblables au Soleil, et des planètes se forment généralement dans ce disque. Le disque est également désigné sous le nom de disque protoplanétaire parce que les particules solides à l'intérieur se heurtent, s'agglomèrent et se développent en planetésimaux, qui se percutent à leur tour et accumulent par la suite assez de masse pour enfin se stabiliser comme planètes. L'étude des jeunes étoiles et de leurs structures environnantes fournit des détails dans la formation des systèmes planétaires, et la recherche des planètes en dehors de notre Système Solaire motive énormément l'astronomie moderne. Bien que des centaines d'exoplanètes aient été détectées par des méthodes indirectes, être le premier à imager directement une planète extrasolaire est l'un des objectifs de Subaru. Les résultats sur FN Tau montrent que le télescope est sur le bon chemin.

L'observation des disques protoplanétaires n'est pas simple parce qu'ils sont petits et plus faibles que leurs étoiles centrales. Jusqu'ici, il y a seulement quelques exemples qui ont été résolus montrant la structure de tels disques, et seulement deux d'entre eux l'ont été pour des étoiles de type Soleil. Jusqu'ici, le télescope Subaru s'était dirigé vers des disques plus massifs autour d'étoiles plus lourdes que le Soleil. Les chercheurs de FN Tau ont dirigé le télescope vers cette étoile moins massive en essayant de détecter le minuscule disque. Le record précédent d'imagerie directe de disque de plus faible masse était autour de l'étoile TW Hya, qui est sept fois plus lourd que le disque de FN Tau. La petite taille dans cette étude est un grand bond dans la connaissance sur la formation de planète autour d'étoiles de faible masse.

L'étude de FN Tau a permis de découvrir un disque protoplanétaire épais et compact, approximativement circulaire, signifiant que les astronomes l'observaient presque de face. Son rayon représente 260 fois la distance Terre-Soleil, semblable à celui d'autres disques observés auparavant. Le disque ne présente pas spécialement de particularité, aucune anomalie ou asymétrie, tels que des anneaux, des spirales, ou des bras. La masse du disque a été estimée à 6% de l'étoile centrale FN Tau, et est de loin le moins massif détecté directement. En conséquence, la découverte actuelle est la combinaison du disque protoplanétaire le plus léger autour de l'étoile la moins massive.

Une des questions qui s'est posée pendant l'étude était de savoir quelles sortes de planètes pourraient s'être formées à partir du disque autour de cette étoile. A ce jour, des astronomes dans le monde entier ont trouvé 270 planètes extrasolaires en utilisant une méthode de détection indirecte, et toutes sont principalement des planètes géantes comme Jupiter; la moins massive est encore 5 fois plus lourde que la Terre. Parce qu'il entoure une étoile plus petite, le disque de FN TAu est censé contenir plus probablement des planètes comme la Terre. Le meilleur modèle utilisé pendant cette étude montre que le minuscule disque autour de FN Tau ne pourrait produire que des planètes comme la Terre. La théorie de formation de système planétaire prévoit aussi que le disque est capable de former des planètes plus légères que la Terre à moins de 30 Unités Astronomiques (UA), la distance où nous trouvons des planètes dans notre Système Solaire. L'absence d'objets plus lourds, tels qu'une planète de la taille de Jupiter, dans le système de disque de FN Tau est conforme aux prévisions théoriques des astronomes.

Pour l'avenir, les astronomes sont optimistes sur l'utilisation des plus récentes technologies du Subaru pour résoudre la structure détaillée du disque afin d'analyser la taille et la composition de la poussière, et d'aboutir à la première image d'une planète terrestre proche de FN Tau.

Cette découverte est rapportée dans l'édition du 20 Janvier 2008 d'Astrophysical Journal Letters.