Les secrets des disques à l’origine des planètes comme la Terre
Dans notre galaxie, la Voie lactée, les étoiles se forment au rythme d’environ une nouvelle étoile par an, ouvrant alors la voie au processus de formation des planètes. Les astronomes participant au projet européen DIGDEEP, avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie, ont découvert que les disques entourant les étoiles récemment formées émettaient des vents susceptibles de contribuer à la formation des planètes dans notre galaxie et de jouer un rôle dans leur localisation. Les astronomes savaient déjà que, lors de la formation des étoiles, un amas de matière est expulsé par les vents et les jets. Mais jusqu’à présent, ils ne savaient pas si la matière en question était expulsée à partir de l’étoile venant de se former ou du disque protoplanétaire l’entourant. «Les résultats de DIGDEEP montrent clairement qu’elle provient de la région interne du disque», indique Tom Ray, professeur à la faculté de physique cosmique de l’Institut d’études avancées de Dublin (DIAS). «Les vents produits par le disque modifient les conditions à l’intérieur de ce disque. Ce que nous voulons savoir maintenant, c’est comment cela affecte la formation des planètes telluriques. Les vents et les jets pourraient jouer un rôle vital dans la façon dont les planètes semblables à la Terre se forment.»
Boucles d’or et les planètes
Le professeur Ray a supervisé la chercheuse Rebeca García López au cours du projet DIGDEEP, pour lequel elle a étudié les jeunes étoiles dans un rayon de 5 unités astronomiques autour du soleil, qui inclut ce que les astronomes appellent la zone habitable, ou zone «Boucles d’or» (Goldilocks), car la distance par rapport à l’étoile en question en fait un environnement idéal pour la vie: ni trop chaud, ni trop froid. La Terre, par exemple, est située à une unité astronomique du Soleil. Observer les détails d’étoiles en formation distantes d’environ 400 années-lumière est impossible avec des télescopes ordinaires. Mais la Dre García López a réalisé qu’elle pouvait utiliser l’interféromètre GRAVITY, un instrument sophistiqué qu’elle a aidé à mettre au point et à tester dans le cadre d’une participation à un consortium européen avec des collègues du DIAS. Cet outil se trouve à l’Observatoire Européen Austral, situé au nord du Chili. «En utilisant conjointement plusieurs télescopes espacés d’une distance significative (quelques centaines de mètres), nous pouvons simuler un télescope de plusieurs centaines de mètres», explique le professeur Ray. «Si l’objet est suffisamment brillant, nous pouvons faire la mise au point de manière à discerner des détails au niveau de la zone habitable du disque.» L’étude d’un échantillon d’étoiles récemment formées a permis à la Dre García López et à son équipe de mieux comprendre les conditions régnant dans la zone du disque protoplanétaire où se forment les planètes telluriques. Elle s’est servie de ces conditions dans des simulations numériques pour reproduire le processus de formation planétaire et obtenir des indices sur la façon dont les protoplanètes peuvent se retrouver dans la zone habitable. «De telles simulations montrent que les vents balayant le disque font diminuer la densité en son sein, ce qui peut alors empêcher les protoplanètes de migrer vers l’intérieur du fait de la force de traînée», explique le professeur Ray. «Sans les vents du disque, notre Jupiter aurait fini par devenir un Jupiter chaud voire même aurait plongé en spirale dans le soleil!» La Dre García López a présenté ses conclusions à Dublin au cours d’une série d’«Open Nights» à l’Observatoire Dunsink et de plusieurs entretiens avec les médias. Certains vents s’éloignant encore davantage des disques protoplanétaires prennent la forme de jets et s’étendent sur une distance de plusieurs années-lumière. Nous savons maintenant que ces jets jouent un rôle essentiel dans la formation des planètes. «Lorsque nous observons un superbe jet dans une pouponnière d’étoiles comme Orion, cela indique la naissance d’une étoile, et également celle d’une planète», explique la Dre García López.
Mots‑clés
DIGDEEP, disques protoplanétaires, interféromètre, GRAVITY, formation d’étoile, formation de planète