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Subaru observe de près un disque protoplanétaire en transition

C’est la première fois qu’on observe une image aussi nette d’un bras de poussières s’étendant entre les deux parties d’un disque protoplanétaire, nées de la formation présumée d’au moins une exoplanète. La photographie a été réalisée en infrarouge à l’aide du télescope Subaru, à Hawaï.

Le Mauna Kea est un volcan bouclier endormi des États-Unis, situé sur l'île d'Hawaï. Son sommet a été utilisé pour implanter des télescopes parmi les plus puissants du monde. On voit sur cette photo le télescope Subaru et en bas à droite une des coupoles du télescope Keck. © Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan Le Mauna Kea est un volcan bouclier endormi des États-Unis, situé sur l'île d'Hawaï. Son sommet a été utilisé pour implanter des télescopes parmi les plus puissants du monde. On voit sur cette photo le télescope Subaru et en bas à droite une des coupoles du télescope Keck. © Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan

Subaru observe de près un disque protoplanétaire en transition - 3 Photos

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Notre connaissance des exoplanètes progresse ainsi que celle des disques protoplanétaires. Les observations avec des instruments comme Herschel ou Kepler deviennent de plus en plus précises, et elles nous aident à poser des contraintes théoriques sur les modèles de formations des planètes, en infirmant ou en confirmant certaines de leurs prédictions. Nous apprenons ainsi lentement mais sûrement un peu plus de choses sur l’énigme de notre existence et les différentes étapes ayant mené l’évolution de la matière du Big Bang au vivant.

Une vue d'artiste du disque protoplantaire entourant J 1604. Deux exoplanètes s'y sont formées en accrétant de la matière du disque. Une troisième est en formation à l'intérieur d'une arche de poussières et de gaz qu'elle arrache aux bords du disque protoplanétaire. ©  Graduate University for Advanced Studies, National Astronomical Observatory of Japan
Une vue d'artiste du disque protoplantaire entourant J 1604. Deux exoplanètes s'y sont formées en accrétant de la matière du disque. Une troisième est en formation à l'intérieur d'une arche de poussières et de gaz qu'elle arrache aux bords du disque protoplanétaire. ©  Graduate University for Advanced Studies, National Astronomical Observatory of Japan

C’est dans ce cadre que l’on peut comprendre l’intérêt des travaux menés par un groupe international d’astronomes ayant utilisé l’High Contrast Instrument for the Subaru Next Generation Adaptive Optics (HiCIAO) équipant le télescope Subaru au sommet du Mauna Kea, afin d’observer l’étoile J 1604 dans l’infrarouge proche.

J 1604, une étoile dans le haut Scorpion

J 1604, aussi appelée 2MASS J16042165-2130284, est une jeune étoile semblable au Soleil et située à environ 470 années-lumière du Système solaire. On la trouve dans une région de formation d’étoiles bien connue, l’association Scorpion-Centaure d’étoiles OB. Son âge est estimé à 3,7 millions d’années, ce qui veut dire qu’elle doit encore posséder un disque protoplanétaire.

Cette image a été prise en infrarouge proche en occultant la lumière de l'étoile au centre du disque protoplanétaire entourant J 1604. C'est la première à montrer aussi clairement dans un tel disque une zone appauvrie en poussières et en gaz (hole). Une arche (arm, ou « bras »), dont la taille est de plusieurs dizaines d'unités astronomiques (UA, ou AU en anglais), est bien visible, en face d'une zone moins chargée en matière (asymmetric dip). Tout comme l'intervalle séparant les deux parties du disque, cette arche pourrait signaler la présence d'une exoplanète. © The Graduate University for Advanced Studies, National Astronomical Observatory of Japan
Cette image a été prise en infrarouge proche en occultant la lumière de l'étoile au centre du disque protoplanétaire entourant J 1604. C'est la première à montrer aussi clairement dans un tel disque une zone appauvrie en poussières et en gaz (hole). Une arche (arm, ou « bras »), dont la taille est de plusieurs dizaines d'unités astronomiques (UA, ou AU en anglais), est bien visible, en face d'une zone moins chargée en matière (asymmetric dip). Tout comme l'intervalle séparant les deux parties du disque, cette arche pourrait signaler la présence d'une exoplanète. © The Graduate University for Advanced Studies, National Astronomical Observatory of Japan

Les observations de Subaru confirment l’existence de ce disque, encore tout jeune. Il se montre à nous dans un état de transition, avant qu'il ne devienne un disque de débris. Mais comme le précise l'article publié sur arxiv, ce disque est formé de deux parties concentriques séparées par une zone nettement plus pauvre en poussières et en gaz.

En voyant sa photographie prise dans l’infrarouge proche par Subaru, on ne peut s’empêcher de penser à d’autres disques observés, comme celui entourant l’étoile LkCa 15, mais surtout aux observations de l’étoile HD 142527 réalisées avec Alma.

Une exoplanète rocheuse en formation autour de J 1604 ?

En effet, tout comme avec Alma, on voit une arche de matière connectant les deux parties du disque de J 1604. Il s’agit ici de poussières, alors que l’on observait du gaz dans le cas d’HD 142527. Mais à chaque fois, ces observations concordent qualitativement, et même quantitativement dans le cas de J 1604, avec les prédictions concernant les disques protoplanétaires en transition.

L’intervalle séparant le disque protoplanétaire en deux correspond en effet à la taille et aux sous-densités de gaz et de poussières attendues du fait de la formation d’au moins une exoplanète. C’est la formation d’une ou de plusieurs exoplanètes qui aurait consommé la matière manquante dans le disque.

Il y aurait mieux : l’arche de poussières observée pourrait bien être la manifestation d’une planète rocheuse surprise en train de se former en accrétant ces poussières. Si tel est le cas, ce serait la première fois que l’on détecte une arche de matière dans un disque associé à la formation en cours d’une planète tellurique.


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