Des astronomes détectent pour la première fois un disque autour d'une exoplanète

Publié par Adrien le 27/07/2021 à 09:00
Source: ESO
Grâce à l'Atacama Large Millimetre/submillimeter Array (ALMA), dont l'Observatoire Européen Austral (ESO) est partenaire, des astronomes ont détecté sans ambiguïté, pour la première fois, la présence d'un disque autour d'une planète en dehors de notre système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...). Ces observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) apporteront un nouvel éclairage sur la façon dont les lunes et les planètes se forment dans les jeunes systèmes stellaires.


"Notre travail révèle clairement la détection d'un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...) dans lequel des satellites (Satellite peut faire référence à :) pourraient être en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) de se former", déclare Myriam Benisty, chercheuse à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Grenoble (France) et à l'Université du Chili, qui a dirigé les nouveaux travaux publiés aujourd'hui dans The Astrophysical Journal Letters. "Nos observations avec ALMA ont été obtenues à une résolution si fine que nous avons pu clairement identifier que le disque est associé à la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) et nous sommes capables de déterminer sa taille pour la première fois", ajoute-t-elle.

Le disque en question, appelé disque circumplanétaire, entoure l'exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une...) PDS 70c, l'une des deux planètes géantes, semblables à Jupiter, qui est en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) située à près de 400 années-lumière. Les astronomes avaient déjà trouvé des indices d'un disque permettant la formation de lunes autour de cette exoplanète, mais ils ne pouvaient pas distinguer clairement le disque de son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) proche et confirmer sa détection - jusqu'à présent.

En outre, avec l'aide d'ALMA, Myriam Benisty et son équipe ont découvert que le disque a à peu près le même diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) que la distance entre notre Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...) et la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) et une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) suffisante pour former jusqu'à trois satellites comme la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du...).

Mais les résultats ne sont pas seulement essentiels pour découvrir comment les lunes se forment. "Ces nouvelles observations sont également extrêmement importantes pour tester les théories sur la formation des planètes qui ne pouvaient pas être vérifiées jusqu'à présent", explique Jaehan Bae, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Earth and Planets Laboratory de la Carnegie Institution for Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...), aux États-Unis, et auteur de l'étude.

Les planètes se forment dans des disques de poussière autour de jeunes étoiles, creusant des cavités en accrétant de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) de ce disque circumstellaire pour croître. Au cours de ce processus, une planète peut acquérir son propre disque circumplanétaire, qui contribue à la croissance de la planète en régulant la quantité de matière (La quantité de matière est une grandeur de comptage d'entités chimiques ou physiques...) qui tombe sur elle. Dans le même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) et la poussière du disque circumplanétaire peuvent s'assembler en corps de plus en plus grands par le biais de collisions multiples, ce qui conduit finalement à la naissance de lunes.

Mais les astronomes ne comprennent pas encore parfaitement les détails de ces processus. "En bref, on ne sait toujours pas quand, où et comment se forment les planètes et les lunes", explique Stefano Facchini, chercheur à l'ESO, également impliqué dans cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...).

"Plus de 4000 exoplanètes ont été trouvées jusqu'à présent, mais toutes ont été détectées dans des systèmes matures. PDS 70b et PDS 70c, qui forment un système rappelant la paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts...) Jupiter-Saturne, sont les deux seules exoplanètes détectées à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) qui sont encore en cours de formation", explique Miriam Keppler, chercheuse au Max Planck (Max Planck (né Max Karl Ernst Ludwig Planck le 23 avril 1858 à Kiel, Allemagne...) Institute for Astronomy en Allemagne et l'une des coauteures de l'étude.

"Ce système nous offre donc une opportunité unique d'observer et d'étudier les processus de formation des planètes et des satellites", ajoute Stefano Facchini.

PDS 70b et PDS 70c, les deux planètes qui composent le système, ont été découvertes pour la première fois à l'aide du Very Large Telescope (Le Very Large Telescope (VLT) est un ensemble de 4 télescopes principaux et 4 auxiliaires...) (VLT) de l'ESO en 2018 et 2019 respectivement, et ont été observées avec d'autres télescopes et instruments à de nombreuses reprises depuis (1).

Les dernières observations à haute résolution d'ALMA ont maintenant permis aux astronomes d'obtenir des informations supplémentaires sur le système. En plus de confirmer la détection du disque circumplanétaire autour de PDS 70c et d'étudier sa taille et sa masse, ils ont découvert que PDS 70b ne présente pas de preuve évidente de la présence d'un tel disque, ce qui indique qu'il a été privé par PDS 70c des poussières de son environnement de naissance.

Ce système planétaire (Un système planétaire (parfois appelé abusivement système stellaire) est...) sera compris de manière encore plus approfondie grâce à l'Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO, actuellement en construction sur le Cerro Armazones, dans le désert (Le mot désert désigne aujourd’hui une zone stérile ou peu propice à la...) chilien d'Atacama. "L'ELT sera essentiel pour cette recherche car, grâce à sa résolution beaucoup plus élevée, nous serons en mesure de cartographier le système dans ses moindres détails", explique le co-auteur Richard Teague, chercheur au Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, aux États-Unis. En particulier, en utilisant la caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil...) et le spectrographe METIS (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph) de l'ELT, l'équipe sera en mesure d'examiner les mouvements du gaz entourant PDS 70c pour obtenir une image 3D complète du système.

Note:

(1) PDS 70b a été découverte avec l'instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch), tandis que PDS 70c a été découverte avec MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) du VLT. Le système à deux planètes a également été étudié à l'aide de l'instrument X-shooter, également installé sur le VLT de l'ESO.
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