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Un système planétaire en formation observé en direct !

ActualitéClassé sous :Astronomie , Spitzer , disque protoplanétaire

Le télescope spatial Spitzer a peut-être surpris un stade transitoire, bref et donc difficile à observer, dans un disque protoplanétaire. Il s'agirait de l'influence d'une planète en formation sur le disque de poussières entourant une étoile lors de l'un des tout premiers stades de formation d'un système planétaire.

Une représentation d'artiste du disque en plein bouleversement autour de LRLL 31. En tournant autour d'elle, une planète ou peut-être une étoile naine modifie l'épaisseur du disque entourant l'étoile centrale. Crédit : Nasa/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Spitzer est désormais en pleine « phase chaude » de sa mission, puisque ses instruments, faute d'hélium liquide, ne sont plus refroidis. Cependant, les astronomes continuent encore de publier des articles analysant les données recueillies lors de sa phase froide. Ainsi, tout récemment, une étude traitait des disques protoplanétaires autour d'étoiles situées dans la constellation de Persée. Des chercheurs, dont James Muzerolle, du Space Telescope Science Institute à Baltimore, se sont concentrés sur une région particulière distante de près de 1.000 années-lumière en direction de cette constellation. Dans cette région de formation d'étoiles, du nom de IC 348, la jeune étoile LRLL 31 a retenu toute leur attention.

Alors que la formation des planètes nécessite des millions d'années d'après les modèles informatiques, les astronomes ont observé des variations de l'intensité et de la longueur d'onde des émissions infrarouge de régions internes du disque entourant LRLL 31 à l'échelle de la semaine !

Les observations ont duré 5 mois et d'autres étoiles de IC348, âgées elles aussi de 3 millions d'années environ, ont montré de surprenantes variations des émissions infrarouges sur de courtes échelles de temps. D'après les chercheurs, il pourrait s'agir de signatures de ce que l'on appelle un disque de transition.

Des variations de luminosités trahissent celles de l'épaisseur du disque

La formation d'un disque protoplanétaire et son évolution est comprise dans les grandes lignes. Mais entre le moment où le disque est constitué uniquement de poussières et de gaz et celui où apparaissent des planètes en orbite, plusieurs mécanismes peuvent intervenir et différentes étapes sont possibles.

L'un de ces stades intermédiaires possibles fait intervenir des premières protoplanètes ayant accréter du gaz et des poussières et formant ainsi un anneau appauvri en matériau dans le disque de gaz et de poussière.

Au fur et à mesure que la protoplanète circule sur son orbite, l'influence de son champ de gravitation perturbe le disque et provoque localement un épaississement. A mesure qu'il devient plus chaud et plus large, la quantité de lumière émise par le disque en cet endroit augmente, en même temps que sa fréquence, et inversement en cas de diminution de l'épaisseur du disque. Selon les astrophysiciens, ce mécanisme cadre parfaitement avec les observations de Spitzer et on est visiblement en train de regarder en direct les processus de formation d'un système planétaire !

Ceci n'est qu'un processus transitoire court d'après les théories de formation des planètes. Il arrive un moment où l'essentiel du gaz et des poussières ont disparu et ce sont alors les collisions entre les planètes et les planétésimaux qui deviennent importantes. Le processus repéré par Spitzer durant peu de temps, il est difficile à surprendre et c'est donc uniquement en observant un grand nombre de disques autour d'étoiles jeunes que l'on peut espérer le surprendre.

Dans quelque temps, le disque de LRLL 31 sera observé à nouveau par Spitzer mais dans sa phase chaude. En attendant, des observations au sol vont être entreprises pour tenter d'observer vraiment la planète responsable des variations de luminosité de la partie interne du disque. Il se pourrait qu'en fait de planète, ce soit une petite étoile...

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