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Le VLTI nous plonge dans les systèmes planétaires en formation

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Les nouveaux instruments du VLTI sont en train de montrer toute leur puissance. Grâce à eux, les astrophysiciens peuvent maintenant tester les modèles de disques d'accrétion proto-planétaires autour des jeunes étoiles. Les observations du disque entourant MWC 147 révèlent déjà quelques surprises.

MWC 147 et ses voisins. © S. Guisard/ESO

L'astre connu sous la dénomination de MWC 147 est une toute jeune étoile faisant partie de la famille des objets de Herbig Ae/Be. Agé de moins d'un demi million d'années, c'est un bébé d'un jour si l'on rapporte cette durée à la vie du Soleil, né il y a 4,56 milliards d'années et qui deviendra une géante rouge dans quelque 5 milliards d’années.

MWC 147 photographiée par Stéphane Guisard (de l'ESO) avec un télescope de 200 mm, à l'observatoire Paranal (Chili). Cliquez sur l'image pour l'agrandir. © S. Guisard/ESO

MWC 147 est située à 2.600 années-lumière de distance en direction de la constellation de la Licorne et l'on estime que sa masse est de l'ordre de 6,6 fois celle du Soleil. C'est un candidat idéal pour comprendre les mécanismes complexes se produisant dans le disque de poussières entourant une étoile, à l'origine de la formation des planètes. Comme les nuages de poussières sont relativement transparents en infrarouge, il devient possible avec des instruments comme Amber et Midi, qui permettent d'atteindre une haute résolution par des techniques d'interférométrie à ces longueurs d'onde, de sonder la structure des disques autour des jeunes étoiles, comme c'est précisément le cas ici.

Vue d'artiste du disque d'accrétion, dont on aurait retiré un morceau. Au centre, très chaud, ne peut exister que du gaz. Plus loin, le disque est formé de gaz et de poussières. Cliquez sur l'image pour l'agrandir. © ESO

S'étendant du proche infrarouge à l'infrarouge moyen, les mesures permettent de remonter au profil de températures à l'intérieur du disque. On voit donc, non seulement la structure spatiale du disque, mais aussi comment la température change en fonction de la distance à l'étoile centrale. Les températures mesurées s'étendent jusqu'à quelques milliers de kelvins et le résultat a été quelque peu surprenant.

Une émission plus concentrée qu'on ne le pensait

En effet, le profil de température chute de façon beaucoup plus abrupte que ne le laissaient penser les modèles les plus communément admis par la communauté des astrophysiciens. Cela signifie que l'essentiel de l'émission de lumière dans l'infrarouge se produit dans une région assez proche de l'étoile, à guère plus d'une à deux Unités Astronomiques (1 UA vaut environ 150 millions de kilomètres).

Avec une telle luminosité, et surtout des températures si hautes dans cette région, des grains de poussière ne peuvent pas y exister.

En injectant ces nouvelles conditions aux limites dans les modèles numériques des disques proto-planétaires, les astrophysiciens sont arrivés à la conclusion, qu'au moins dans le cas de MCW 147, le disque d'accrétion est bien plus actif qu'on ne l'imaginait, avec un transport assez important de matière depuis sa périphérie vers l'étoile centrale.

Si le processus perdurait pendant 7 millions d'années, l'étoile gagnerait une masse solaire ! Toutefois, étant donné sa masse, MCW 147 va brûler son carburant nucléaire très vite, en à peine 35 millions d'années d'après les modèles d'évolution stellaire.

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