Une image révolutionnaire d'ALMA révèle la naissance des planètes

Pour les premières observations d'ALMA dans sa nouvelle et plus puissante configuration, les chercheurs ont pointé les antennes sur HL-Tauri – une jeune étoile située à environ 450 années-lumière de la Terre, entourée d'un disque de poussière (1). L'image qui en résulte est au-delà de toute attente. Elle révèle des détails d'une finesse inattendue dans le disque de matière résultant de la naissance de l'étoile. Elle montre une série d'anneaux concentriques lumineux, séparés par des trous (2).


"Ces structures sont de manière quasi certaine le résultat d'objets semblables à de jeunes planètes qui se sont formés dans le disque. Ceci est étonnant car des étoiles aussi jeunes ne sont pas supposées avoir des grands corps planétaires capable de produire le type de structures que l'on voit sur cette image," Explique Stuartt Corder, le Directeur adjoint d'ALMA.

"Quand nous avons regardé cette image pour la première fois nous avons été sidéré par le niveau spectaculaire de détails. Nous étions sans voix. HL Tauri n'a pas plus d'un million d'années, et son disque apparaît déjà plein de planètes en formation. Cette seule image va révolutionner les théories de la formation planétaire," explique Catherine Vlahakis, adjointe du programme scientifique d'ALMA et responsable du programme scientifique pour la Campagne "Grande Ligne de base" d'ALMA (ALMA Long Baseline Campaign).

Les disques de HL Tauri apparaissent plus développés que l'on aurait pu s'y attendre compte tenu de l'âge du système. Aussi, cette image d'ALMA suggère également que le processus de formation planétaire doit être plus rapide que ce que nous pensions auparavant.

Une telle haute résolution ne peut être atteinte qu'en utilisant les capacités offertes grâce à la Grande ligne de Base d'ALMA. Il est ainsi possible de fournir aux astronomes de nouvelles informations impossibles à collecter avec un autre équipement – pas même avec le télescope spatial Hubble. "La logistique et les infrastructures nécessaires pour positionner les antennes à des emplacements aussi distants nécessite une coordination des efforts sans précédent par une équipe internationale d'experts composée d'ingénieurs et de chercheurs," précise Pierre Cox, le Directeur d'ALMA. "Cette grande ligne de base remplit pleinement l'un des objectifs principaux d'ALMA et constitue un événement technologique, scientifique et en ingénierie considérable."

Les jeunes étoiles comme HL Tauri sont nées dans des nuages de gaz et de fine poussière, dans des régions qui se sont effondrées sous les effets de la gravitation, formant un cœur dense et chaud qui s'enflamme finalement pour donner naissance à de jeunes étoiles. Ces jeunes étoiles sont dans un premier temps emmitouflées dans les restes de gaz et de poussière, restes qui vont former un disque appelé disque protoplanétaire.


Du fait des nombreuses collisions, les particules de poussière vont s'agglomérer, grossissant pour atteindre la taille de grains de sable et de cailloux. En fin de compte, astéroïdes, comètes et même des planètes peuvent se former dans le disque. Les jeunes planètes vont perturber le disque et créer des anneaux, des interstices et des trous comme ceux que l'on voit dans les structures que vient d'observer ALMA (3).

L'étude de ces disques protoplanétaires est essentielle pour notre compréhension du processus de formation de la Terre dans le Système Solaire. L'observation des premiers stades de la formation planétaire autour de HL Tauri devrait nous montrer comment notre propre système planétaire devait être il y a plus de quatre milliards d'années, au moment de sa formation.


"La plupart de ce que nous connaissons aujourd'hui à propos de la formation planétaire est basée sur la théorie. Des images avec ce niveau de détails n'étaient possibles jusqu'à présent que par des simulations numériques ou des vues d'artistes. Cette image de haute résolution de l'étoile HL Tauri révèle ce qu'ALMA est capable de réaliser quand il opère dans sa plus grande configurations et ouvre la voie à une nouvelle ère pour notre exploration de la formation des étoiles et des planètes," déclare Tim de Zeeuw, Directeur Général de l'ESO.


Notes

(1) Depuis septembre 2014, ALMA observe l'Univers en utilisant sa ligne de base la plus grande, avec des antennes séparées jusqu'à 15 kilomètres. Cette Campagne de Grande Ligne de Base va se poursuivre jusqu'au 1er décembre 2014. La ligne de base est la distance qui sépare deux des antennes du réseau. A titre comparatif, les autres équipements opérant dans les longueurs d'onde millimétriques disposent d'antennes séparées par un maximum de deux kilomètres. La ligne de base la plus grande possible avec ALMA est de 16 kilomètres. Les prochaines observations dans des longueurs d'onde encore plus petites fourniront des images encore plus précises.

(2) Les structures sont vues avec une resolution de seulement cinq fois la distance Terre-Soleil. Cela correspond à une résolution angulaire d'environ 35 milliarcsecondes – mieux que ce qui est habituellement obtenu avec le télescope spatial NASA/ESA Hubble.

(3) En lumière visible, HL Tauri est cachée derrière en enveloppe massive de poussière et de gaz. ALMA observe dans de plus grandes longueurs d'onde, ce qui lui permet d'étudier les processus directement au cœur de ce nuage.