Une vue d’artiste des cascades de gaz observées par des chercheurs de l’université du Michigan (États-Unis) dans des espaces libres probablement formés par des planètes naissantes. © S. Dagnello, NRAO/AUI/NSF

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Les astronomes assistent à la naissance d’une planète dans une cascade de gaz

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La théorie l'avait annoncé. Et c'est finalement autour d'une jeune étoile baptisée HD 163296 que les astronomes ont fait la découverte. Des sortes de cascades de gaz qui s'écoulent dans des espaces libres vraisemblablement causés par des planètes en formation.

Depuis longtemps maintenant, les astronomes savent que les planètes se forment autour des étoiles à partir d'un disque dit protoplanétaire. Un disque formé de poussières, mais surtout de gaz. Des gaz qu'ils étudient dans l'espoir de mieux comprendre justement comment naissent les planètes. Ainsi, l'année dernière, des chercheurs avaient localisé des perturbations dans les mouvements de monoxyde de carbone (CO) -- un gaz qui émet une lumière très distincte aux longueurs d'onde millimétriques -- dans le disque protoplanétaire qui entoure la jeune étoile HD 163296. Laissant imaginer la présence de planètes naissantes.

Aujourd'hui, grâce à de nouvelles données recueillies par le grand réseau d'antennes (sub) millimétriques de l'Atacama (Alma) et plus précisément par le projet de Substructures de Disques à Haute Résolution Angulaire (DSHARP), les astronomes ont pu étudier plus en détail la vitesse du gaz dans ce disque. « Pour la première fois, nous avons eu accès à des informations en trois dimensions », précise Richard Teague, chercheur à l'université du Michigan (États-Unis).

De quoi mettre au jour d'étonnantes structures. « Nous avons observé des écoulements de gaz en trois endroits du disque protoplanétaire », raconte Richard Teague. Et l'hypothèse des astronomes est que ceux-ci sont dus à autant de planètes en formation qui auraient en quelque sorte ouvert l'espace, permettant à ces cascades de gaz de se développer.

Les trois planètes — ici marquées par des traits en pointillés — seraient donc situées à 87, 140 et 237 unités astronomiques de leur étoile. Sachant qu'une unité astronomique correspond à la distance Terre-Soleil. La planète la plus proche présenterait la moitié de la masse de Jupiter, celle du milieu atteindrait la masse de Jupiter et la plus éloignée serait aussi la plus massive, pesant deux fois la masse de Jupiter. Sur le schéma, sont figurées les directions et forces des écoulements de gaz observés. © J. Bae, Alma (ESO/NAO/NRAO) et S. Degnello, NRAO/AUI/NSF

Des informations capitales sur le processus de formation des atmosphères

D'autres hypothèses peuvent être avancées, comme celle de perturbations causées par le champ magnétique de l'étoile. Et seule une observation directe desdites planètes pourrait permettre de conclure avec certitude. « Mais les schémas de ces flux de gaz sont uniques et il nous apparaît très probable qu'ils soient causés par des planètes », souligne Jaehan Bae, astronome.

Même si c'est la première fois qu'ils sont observés, de tels écoulements de gaz ont en effet été prédits par la théorie dès la fin des années 1990. Ils aident notamment à expliquer comment les géantes gazeuses constituent leur atmosphère« Nous pensons que les espaces laissés vides par les planètes apportent des gaz chauds provenant des couches externes du disque, des couches plus actives chimiquement. Des gaz qui formeront l'atmosphère des planètes », indique Richard Teague.

Nous avons été surpris par la précision de nos données

« Nous avons été surpris de pouvoir observer ces flux avec autant de précision. Les disques protoplanétaires nous apparaissent aujourd'hui plus dynamiques que nous le pensions. Cela nous donne une image plus complète du processus de formation des planètes », conclut Ted Bergin, un autre astronome impliqué dans l'étude.

  • Des astronomes ont découvert des cascades de gaz en trois endroits d’un disque protoplanétaire autour de la jeune étoile HD 163296.
  • Selon la théorie, ces écoulements de gaz seraient le signe de la présence d’autant de planètes naissantes.
  • De quoi préciser un peu plus le processus de formation des atmosphères des planètes géantes gazeuses.
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