Illustration du disque de poussière qui entoure HL Tauri, une jeune étoile âgée de seulement un million d’années. Des planètes sont en train de s'y former. © Eso, L. Calçada

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La première image d'un bébé planète étonne les astronomes

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Xavier Demeersman, Futura-Sciences

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Fin 2014, Alma dévoilait un disque protoplanétaire autour de HL Tauri, une étoile toute jeune qui n'a qu'un million d'années. Avec le VLA, une équipe est allée plus loin encore et a découvert un grumeau de poussière qui pourrait être un véritable embryon planétaire. Surprenant pour une étoile aussi jeune.

Au même titre que les astronomes cherchent à connaître dans les détails toutes les étapes qui conduisent à la formation d'une étoile - qu'elles soient du même type que le Soleil ou plus (ou moins) massive -, beaucoup s'intéressent à l'émergence de leurs sous-produits, les planètes. Comment se prépare une Jupiter ou une Terre ? Comment obtient-on un système planétaire qui ressemble au nôtre ? etc. Pour tenter d'y répondre, les chercheurs vont dans leurs laboratoires (et non leur cuisine) pour essayer de retrouver la recette en préparant des simulations. Certains ingrédients leur sont soufflés, entre autres, par l'étude cosmochimique du milieu interstellaire (nuages moléculaires) et aussi des comètes, lesquelles conservent des traces des conditions qui régnaient aux origines du Système solaire. Bien entendu, les observer en train de naître est très précieux pour comparer les modèles avec la réalité. Mais les différences d'échelles font que jusqu'à présent, il a toujours été plus facile d'étudier des protoétoiles que des protoplanètes.

Toutefois, la situation est en train de changer grâce aux progrès techniques et aux nouvelles générations d'instruments. Souvenons-nous, pour l'une de ses premières observations avec la totalité de ses antennes déployées, Alma (Atacama Large Millimetre/sub-millimetre Array) nous avait émerveillés en novembre 2014 en nous dévoilant le disque de poussière - subdivisé en anneaux - qui entoure la très jeune étoile HL Tauri. Jamais un disque protoplanétaire n'avait été vu avec autant de détails auparavant. Cela ne se passe pas très loin du Système solaire, c'est à environ 450 années-lumière en direction du Taureau, dans le terreau encore très sombre d'une pépinière d'étoiles.

Avec le VLA (Very Large Array) basé au Nouveau-Mexique, une équipe est allée encore plus loin dans l'intimité de l'étoile en nous révélant les régions les plus proches. Et là, surprise...

À gauche : le disque protoplanétaire de HL Tauri observé avec Alma (fin 2014). À droite : région centrale observée cette fois avec le VLA. Dans l’anneau grumeleux, on distingue un agrégat de matière (clump) qui semble se détacher. Sa masse est estimée entre 3 et 8 fois celle de la Terre. Une superterre est peut-être en train de se former. © Carrasco-Gonzalez et al., Bill Saxton, NRAO, AUI, NSF

Un développement ultrarapide

Dans les premiers cercles autour de HL Tauri, on distingue au sein de l'anneau grumeleux de poussière, une motte assez dense qui se détache du reste. Sa masse est estimée entre 3 et 8 fois celle de la Terre, ce qui en fait un très bon candidat pour un embryon planétaire, peut-être une superterre, mais il faudra, pour en être sûr, attendre encore quelques millions d'années.

Les chercheurs sont intrigués. Selon les modèles, la fabrication des planètes est un processus très lent au sein d'un disque de gaz et de poussières supposé uniforme. Doucement, les particules s'agrègent pour former des blocs de plus en plus gros jusqu'aux planétésimaux de tailles variables et, par la suite, des planètes. Il y a une véritable course contre la montre, car parallèlement, le rayonnement de plus en plus intense de la jeune étoile balaie les matériaux les plus volatiles dans son entourage, menaçant ainsi de tenir en échec les embryons de planètes. Plus le temps passe, plus il est difficile de mettre en œuvre un ou des compagnons planétaires. Aussi, si au bout de 10 millions d'années, rien n'a émergé, cela ne se fera jamais...

Dans le cas de HL Tauri, c'est plutôt le contraire : le chantier semble avoir déjà bien avancé alors que l'étoile n'est âgée que de seulement un million d'années ! « Il y a dix ans, nous avons trouvé les premières indications de ces processus de formation planétaire ultrarapide dans nos simulations », raconte Hubert Klahr, théoricien à l'Institut Max Planck d'astrophysique qui a participé à cette étude (disponible sur arXiv).

L'enquête se poursuit. Les chercheurs travaillent d'ores et déjà à modéliser en détail ce qui peut se passer tout autour de l'étoile et bien sûr à collecter de nouvelles données sur ce grumeau de matière afin de mieux en cerner sa nature. « Des images très détaillées comme celles-ci élèvent la recherche sur la formation planétaire à un nouveau niveau, note Thomas Henning qui a dirigé l'équipe. Visiblement, les structures dans le disque comme ce grumeau que nous avons découvert sont nécessaires si nous voulons expliquer la formation de systèmes comme le nôtre. »

Le mystère de la naissance des planètes  Les planètes sont étonnamment variées et complexes. Au nombre de huit dans notre Système solaire, elles se sont formées après le Big Bang selon un scénario surprenant. Découvrez, grâce à Discovery Science, la naissance de ces astres. 

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