Alma capture la naissance des planètes en direct

En 2013, était inauguré l'Atacama Large Millimeter/Submillimiter Array (le grand réseau millimétrique/submillimétrique de l'Atacama -- Alma) sur le haut plateau de Chajnantor, à 5 000 mètres d'altitude, un des plus hauts observatoires astronomiques sur Terre dans les Andes chiliennes. Alma est un réseau de radiotélescopes capable d'observer parmi les objets les plus froids de l'Univers dans les domaines du rayonnement appelés millimétrique et submillimétrique, c'est-à-dire allant de l'infrarouge aux ondes radio.

Cela permet à Alma de sonder les mystères de la naissance des planètes dans les disques protoplanétaires où se forment les planètes selon la théorie cosmogonique standard. Ces disques sont d'abord produits par l'accrétion de gaz et de poussières dans un nuagenuage moléculaire dense et froid qui peut s'effondrer sous sa propre gravitégravité, formant une protoétoileprotoétoile où la pressionpression chauffe la matièrematière pour finir par allumer des réactions de fusion thermonucléaire.

ESOcast 69 présente le résultat d'observations d'Alma qui révèle des détails extraordinairement fins qui n'ont jamais été vus auparavant dans le disque formant une planète autour de la jeune étoile HL Tauri. Il s'agit de l'image la plus nette jamais réalisée à des longueurs d'onde submillimétriques. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Cherchez à faire apparaître des sous-titres en anglais et enfin cliquez sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © European Southern Observatory (ESO)

De HL Tauri à DG Tau

Cela fait donc une décennie environ qu'Alma nous donne des images de ces disques à différentes périodes de leur évolution. Comme l'expliquait la vidéo ci-dessus, les poussières dans les disques protoplanétairesdisques protoplanétaires se collent pour finir par donner des cailloux et des blocs rocheux dépassant le mètre qui vont s'attirer pour former des petits corps planétaires et des embryonsembryons de planètes qui en grossissant vont produire des zones pauvres en gaz et poussière sur leurs orbitesorbites.

Mais si l'on en croit une équipe internationale d'astronomesastronomes dirigée par Satoshi Ohashi de l'Observatoire astronomique national du Japon (Naoj), Alma a permis de plonger plus profondément dans le passé de l'origine des planètes du Système solaireSystème solaire ou des exoplanètesexoplanètes connues dans la Voie lactéeVoie lactée en observant une protoétoile nommée DG Taurus (DG Tau).

Tout comme HL Tauri, elle se trouve dans le célèbre nuage moléculaire 1 du Taureau (TMC-1 ou en anglais Taurus Molecular Cloud 1) situé à environ 450 années-lumièreannées-lumière de la Terre dans la constellation du Taureauconstellation du Taureau.

Dans un article publié dans The Astrophysical Journal, mais que l'on peut aussi lire en accès libre sur arXiv, les chercheurs expliquent que, contrairement à HL Tauri, le disque protoplanétaire de DG Tau apparait lisse et sans structures en anneaux liées à des planètes en cours de formation. C'est une découverte remarquable car trouver un disque vierge sans de telles signatures s'était révélé difficile jusqu'à maintenant.

Une image en fausses couleurs prise par Alma à haute résolution du disque protoplanétaire entourant DG Taurus à une longueur d'onde de 1,3 mm. L'apparence lisse, dépourvue de structures en forme d'anneau, indique une phase précédant de peu la formation des  planètes. © Alma (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi et al.

Des modèles cosmogoniques à revoir

Les planétologues spécialisés en cosmogonie en déduisent que l'on observe probablement le disque protoplanétaire de DG Tau au tout début de la naissance des planètes et qu'il s'agit donc d'une fenêtrefenêtre ouverte sur les mécanismes physiquesphysiques et cosmochimiques à l'œuvre. « Il n'y a aucune signature de la formation des planètes. Nous pensons que cette étude est très importante car elle révèle les conditions initiales de la formation des planètes », a commenté Satoshi Ohashi dans un communiqué du Naoj qui précise que « les découvertes suggèrent de manière intrigante que les régions externes du disque sont le point de départ potentiel de la formation des planètes, remettant en question les croyances antérieures selon lesquelles le disque interne était le point de départ principal. Notamment, le plan médian du disque présentait un rapport poussière/gaz élevé, ce qui laisse présager que le disque serait bientôt prêt à former des planètes ».

Pour percer ces secrets, les astronomes ont observé le disque sur différentes longueurs d'ondelongueurs d'onde (0,87 mm, 1,3 mm et 3,1 mm) et étudié les intensités des ondes radio et leur polarisation. En fonction de la taille et de la densité de la poussière, le rapport des intensités des ondes radio à différentes longueurs d'onde et l'intensité de polarisation des ondes radio diffusées par la poussière changent. Les  distributions en taille et densité des grains de poussière ont alors pu être estimées en comparant les résultats des observations de simulations numériquessimulations numériques avec divers modèles de distribution de la taille et de la densité de la poussière dans le disque protoplanétaire autour de la protoétoile.

Le Système solaire est un laboratoire pour étudier la formation des planètes géantes et l'origine de la Vie que l'on peut utiliser conjointement avec le reste de l'Univers, observable dans le même but. Mojo : Modeling the Origin of JOvian planets, c'est-à-dire modélisation de l'origine des planètes joviennes, est un projet de recherche qui a donné lieu à une série de vidéos présentant la théorie de l'origine du Système solaire et en particulier des géantes gazeuses par deux spécialistes réputés, Alessandro Morbidelli et Sean Raymond. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Laurence Honnorat