Naissance d'une planète géante
Publié par Michel le 02/03/2013 à 00:00
Source: ESO
Des astronomes utilisant le VLT ont obtenu ce qui est probablement la première observation directe d'une planète en formation encore enfouie dans son épais disque de gaz et de poussière. Si cette découverte est confirmée, elle permettra de faire considérablement progresser notre compréhension des mécanismes de la formation planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les astres représentés sont animés soit...) et donnera aux astronomes la possibilité de tester les théories en vigueur au regard d'une cible observable (Dans le formalisme de la mécanique quantique, une opération de mesure (c'est-à-dire obtenir la valeur ou un intervalle de valeurs d'un paramètre physique, ou plus généralement une...).


Cette vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) montre la formation d'une planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre...) géante gazeuse (Les géantes gazeuses sont les plus grandes des planètes. Elles sont dites gazeuses, par opposition aux planètes telluriques, en raison de l'épaisse atmosphère qui entoure...) dans le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) de poussière
autour de la jeune étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) HD 100546. On pense que dans ce système, une autre grosse planète est en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.)
autour de l'étoile mais à une plus petite distance de celle-ci. L'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une...) qui vient d'être découvert se trouve
environ 70 fois plus loin de son étoile que la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus...) l'est du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type...).
Cette protoplanète (Une protoplanète est un agrégat de matière important qui va donner naissance à une planète après plusieurs millions d'années...) est entourée par un épais nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage...) de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) de telle sorte que vue depuis cette position,
son étoile est pratiquement invisible et de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) à cause de la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...) par la poussière.
Crédit: ESO/L. Calçada Cliquer pour agrandir

Une équipe internationale pilotée par Sascha Quanz (ETH Zurich, Suisse) a étudié le disque de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a...) et de poussière entourant la jeune étoile HD100546, une de nos relativement proches voisines située à 335 années-lumière de la Terre. Sascha Quanz et ses collaborateurs ont été surpris de découvrir ce qui semble être une planète en cours de formation, encore enfouie dans le disque de matière entourant la jeune étoile. Cette planète potentielle serait une géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches au-dessus de la séquence...) gazeuse semblable à Jupiter.

"Jusqu'à présent, la formation planétaire a principalement été un sujet étudié par des simulations informatiques," explique Sascha Quanz. "Si notre découverte est véritablement une planète en formation, alors, pour la première fois, les scientifiques seront capables d'étudier le processus de formation planétaire et les interactions d'une planète en formation avec son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques...) natal, à un stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.) empiriquement très jeune."

HD 100546 est un objet bien étudié et l'on suppose déjà qu'une planète géante est en orbite à une distance d'environ six fois la distance Terre-Soleil. La nouvelle planète potentielle est située dans les régions périphériques du système, environ dix fois plus loin (1).

La planète potentielle autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent...) de HD100546 a été détectée comme une tache faible située dans le disque circumstellaire grâce à l'instrument d'optique adaptative (L'optique adaptative est une technique qui permet de corriger en temps réel les déformations évolutives et non-prédictives d'un front d'onde grâce à un miroir déformable.) NACO sur le VLT de l'ESO, combiné à une technique d'analyse des données (L’analyse des données est un sous domaine des statistiques qui se préoccupe de la description de données conjointes. On cherche par ces méthodes à donner les liens pouvant exister entre les différentes...) innovantes. Les observations ont été réalisées avec le coronographe de NACO qui fonctionne dans le proche infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière...) et qui supprime la lumière brillante de l'étoile à l'endroit de la protoplanète potentielle (2).

Selon la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative,...) en vigueur, les planètes géantes grossissent en absorbant du gaz et de la poussière qui restent suite à la formation d'une étoile (3). Les astronomes ont détecté plusieurs structures dans la nouvelle image du disque autour de DD100546 qui confirmeraient l'hypothèse de cette protoplanète. Les structures dans le disque circumstellaire riche en poussière, qui pourraient être créées par les interactions entre la planète et le disque, ont été observées à proximité de la protoplanète détectée. Il y a aussi des signes indiquant que les environs de la protoplanète sont potentiellement réchauffés par le processus de formation.

Adam Amara, un autre membre de l'équipe, est très enthousiasmé par cette découverte. "La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) d'exoplanètes est l'une des frontières de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec la...) parmi les plus excitantes. Réaliser directement des images de planètes est encore un nouveau champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) qui bénéficie grandement des récentes améliorations des instruments et des méthodes d'analyse de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.). Pour cette recherche, nous avons utilisé des techniques d'analyse de données développées pour la recherche cosmologique, ce qui montre que le croisement des idées entre les différents champs de recherche peut conduire à des progrès extraordinaires."

Bien que la protoplanète soit l'explication la plus probable pour ces observations, les résultats de cette étude nécessitent de poursuivre les observations afin de confirmer l'existence de la planète et écarter d'autres scénarios plausibles. Parmi les autres explications, il est possible, bien que peu probable, que le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont...) détecté provienne d'une source d'arrière-plan. Il est aussi possible que le nouvel objet détecté ne soit pas une protoplanète, mais une planète déjà complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité d'informations...) formée, éjectée de son orbite originelle plus proche de l'étoile. Quand il sera confirmé que le nouvel objet autour de HD 100546 est bien une planète en formation, enfouie dans son disque originel de gaz et de poussière, il deviendra alors un laboratoire unique pour étudier le processus de formation d'un nouveau système planétaire (Un système planétaire (parfois appelé abusivement système stellaire) est composé de planètes et divers corps célestes inertes (astéroïdes,...).


Notes:

(1) Le "candidat" protoplanète est en orbite autour de son étoile environ 70 fois plus loin que la Terre l'est du Soleil. Cette distance est comparable à la taille de l'orbite des planètes naines du Système Solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système planétaire) : les...) extérieur comme Eris et Makémaké. Cette localisation est discutable car elle ne concorde (Le Concorde est un avion de transport supersonique construit par l’association de Sud-Aviation (devenue par la suite l’Aérospatiale après sa fusion avec Nord-Aviation et la...) pas bien avec les théories en vigueur sur la formation planétaire. Il n'est pour le moment pas démontré si le nouveau candidat planète a toujours été dans sa position actuelle depuis sa formation ou s'il a pu migrer depuis les régions plus centrales.

(2) L'équipe a utilisé un élément spécial appelé masque de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) apodiseur qui augmente le contraste de l'image à proximité de l'étoile.

(3) Pour étudier la formation planétaire, les astronomes ne peuvent pas regarder le Système Solaire, car toutes les planètes de notre voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la continuité en tout point....) ont été formées il y a plus de quatre milliards d'années. Mais, durant de nombreuses années, les théories sur la formation planétaire étaient fortement influencées par ce que pouvaient voir les astronomes dans notre environnement local, puisqu'aucune autre planète n'était connue. Depuis 1995, année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) de la découverte de la première exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des...), plusieurs centaines de systèmes planétaires ont été trouvés offrant de nouvelles perspectives aux scientifiques étudiant la formation planétaire. Toutefois, jusqu'à présent aucune n'a été "prise sur le fait" au cours de son processus de formation, encore enfouie dans le disque de matière autour de sa jeune étoile mère.
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