Un nouveau regard sur la formation des planètes
Composé de 66 antennes de haute précision, l’observatoire Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) est le plus grand réseau de radiotélescopes au monde. En plus d’être un très grand télescope, ALMA a également eu un impact important dans de nombreux domaines. Il a toutefois davantage contribué à modifier celui de la formation des planètes. «Nous savons que les jeunes étoiles sont souvent entourées d’un disque de gaz et de poussière, à partir duquel des planètes peuvent se former», explique Til Birnstiel, professeur d’astrophysique théorique à l’université Louis-et-Maximilien de Munich. «Avec ALMA, nous sommes en mesure d’observer pour la première fois ces disques de formation de planètes en haute résolution.» Ces images inédites d’anneaux poussiéreux et formateurs de planètes soulèvent toutefois de nouvelles questions. «Nous voulions savoir si les planètes sont la cause ou le résultat de ces structures», ajoute Til Birnstiel. Ainsi, équipé de nouveaux modèles et soutenu par le projet DustPrints financé par l’UE, Til Birnstiel a entrepris de dépoussiérer l’univers pour y trouver les traces de la formation des planètes.
La formation des planètes est plus rapide que nous ne le pensions
Au début du projet, le consensus général était que les planètes n’étaient pas à l’origine de ces structures de disques. Autant dire que ce n’est plus le cas. «Tout d’abord, nous avons montré que ces structures sont omniprésentes, c’est-à-dire que chaque fois qu’un de ces disques est observé avec une résolution suffisamment élevée, on constate également l’existence d’une forme de sous-structure», explique Til Birnstiel. En recourant à une nouvelle méthode d’analyse de ces observations, les chercheurs ont pu montrer que le gaz autour de ces anneaux est perturbé comme il le serait autour d’une planète. Cette hypothèse a ensuite été prouvée par la première image d’une planète à l’intérieur d’une planète. «Ces résultats ont contraint le domaine à reconnaître que les planètes sont la cause principale de ces structures, et que la formation des planètes doit se faire plus rapidement que nous ne le pensions auparavant», remarque Til Birnstiel.
Qu’est-ce qui est apparu en premier, la structure ou la planète?
Le projet, qui a reçu le soutien du Conseil européen de la recherche, a également permis de découvrir que les sous-structures observées présentent toutes le même degré de transparence. D’après Til Birnstiel, cette découverte est étrange, car les conditions devraient varier d’une jeune étoile à l’autre. Il s’avère que la réponse à cette énigme céleste est la formation active d’objets de la taille d’un astéroïde. «Cette problématique de la formation des planètes s’apparente à la situation de la poule et de l’œuf», note Til Birnstiel. «Les planètes semblent être à l’origine de la plupart des structures observées, mais les structures semblent être les meilleurs endroits pour créer rapidement ces planètes.» Les chercheurs publient actuellement des simulations qui démontrent que les planètes peuvent se former de manière séquentielle, tout comme une poule pond des œufs à partir desquels de nouveaux poulets éclosent.
D’autres travaux sont à venir
Le projet DustPrints a non seulement montré que les planètes se forment beaucoup plus rapidement que nous ne le pensions, mais il a également mis au point des méthodes permettant de montrer le fonctionnement de ce processus. Certains de ces outils ont été récompensés, et beaucoup sont déjà disponibles et utilisés pour d’autres recherches. En outre, les images de 20 jeunes disques de formation de planètes présentant des sous-structures ont acquis un statut d’icône dans le domaine et sont aujourd’hui largement utilisées dans les conférences et les présentations. Cela étant dit, le travail est loin d’être terminé. «Nous devons comprendre comment la formation des planètes commence», conclut Til Birnstiel. «En d’autres termes, il faut étudier les premiers stades de la formation des étoiles, lorsque le disque commence à peine à se former, pour voir si ces stades initiaux affectent, ou même déclenchent, la formation des planètes.» Til Birnstiel vient d’obtenir une bourse de consolidation du CER dans ce but. Ne manquez donc pas de suivre cet «espace»!
Mots‑clés
DustPrints, étoiles, planètes, ALMA, formation des planètes, radiotélescope, astrophysique, univers