Observer la formation de planètes dans les jeunes disques de gaz

Des astronomes ont pu étudier des disques de formation de planètes autour de jeunes étoiles comme le Soleil avec un détail inégalé, révélant clairement le mouvement et la distribution du gaz dans les parties intérieures du disque. Ce résultat, qui implique probablement la présence de planètes géantes, a été rendu possible par le VLT (Very Large Telescope) de l'ESO.


Plus de 300 planètes sont déjà connues pour satelliser des étoiles autres que le Soleil, et ces nouveaux mondes montrent une étonnante diversité dans leurs caractéristiques. Mais les astronomes n'observent pas seulement les systèmes où des planètes se sont déjà formées, ils étudient également les disques autour de jeunes étoiles où les planètes peuvent actuellement se former. "C'est comme revenir 4,6 milliards d'années en arrière pour observer comment les planètes de notre propre Système solaire se sont formées", commente Klaus Pontoppidan du Caltech, qui a dirigé la recherche.

Pontoppidan et ses collègues ont analysé trois jeunes étoiles analogues à notre Soleil qui sont chacune entourée par un disque de gaz et de poussières à partir duquel des planètes pourraient se former. Ces trois disques ont juste quelques millions d'années d'existence et sont connus pour avoir des lacunes ou des trous, indiquant des régions où la poussière a été dégagée. Ceci peut signifier soit que la poussière s'est regroupée en masse compacte pour former des embryons planétaires, soit qu'une planète s'est déjà formée et est en train de dégager le gaz dans le disque.

Pour une des étoiles, SR 21, une explication probable est la présence d'une planète géante massive orbitant à moins de 3,5 fois la distance entre la Terre et le Soleil, alors que pour la deuxième étoile, HD 135344B, une planète possible pourrait être en orbite à une distance de 10 à 20 fois la distance Terre-Soleil. Les observations de la troisième étoile, TW Hydrae, peuvent également exiger la présence d'une ou deux planètes.

"Nos observations avec l'instrument CRIRES sur le VLT de l'ESO indiquent clairement que les disques autour de ces trois jeunes étoiles semblables au Soleil sont tous très différents et auront très probablement comme conséquence la formation de systèmes planétaires très différents," conclut Pontoppidan. "Ces genres d'observations complètent les travaux futurs de l'observatoire ALMA, qui imagera ces disques en grand détail et à plus grande échelle", ajoute Ewine van Dishoeck, de l'observatoire de Leyde, qui travaille avec Pontoppidan.

Etudier les lacunes dans les disques de poussières de la taille du Système solaire autour d'étoiles situées jusqu'à 400 années-lumière est un défi difficile qui exige une solution intelligente et les meilleurs instruments.

La formation d'images traditionnelles ne peut pas permettre de voir des détails à l'échelle de distances planétaires pour des objets localisés aussi loin", explique van Dishoeck. "L'interférométrie ne peut faire mieux mais nous permet de suivre le mouvement du gaz."

Les astronomes ont employé une technique connue sous le nom de "imagerie spectro-astrométrique" pour observer les régions intérieures des disques où les planètes comme la Terre peuvent se former. Ils ont pu non seulement mesurer des distances aussi petites qu'un dixième de la distance Terre-Soleil, mais également mesurer la vitesse du gaz.

"La configuration particulière de l'instrument et l'utilisation du système optique adaptatif permet aux astronomes d'effectuer des observations avec cette technique d'une manière très facile à utiliser: par conséquent, l'imagerie spectro-astrométrique avec CRIRES peut maintenant être exécutée au besoin," ajoute le membre de l'équipe Alain Smette, de l'ESO.