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Des exoplanètes se forment peut-être sous nos yeux

ActualitéClassé sous :exoplanètes , VLT , radiotélescope VLA

Autour d'une jeune étoile nommée HD 169142, des chercheurs ont observé ce qui ressemble aux premières étapes d'une formation planétaire au sein du disque de gaz et de poussières. Probablement limités par les techniques actuelles, les astronomes ne parviennent pas encore à trancher sur la nature des deux corps détectés.

L’orientation du disque de gaz et de poussières qui entoure la très jeune étoile HD 169142 est idéale pour les astronomes qui souhaitent étudier son évolution, notamment la genèse des planètes. Les observations menées avec le VLA indiquent la position de deux creux remarquables. Il pourrait s’agir d’étapes précurseurs de l’apparition d’exoplanètes. Les données recueillies dans l’infrarouge avec le VLT (en haut, à gauche) montrent notamment une concentration de matière dans la partie interne du disque protoplanètaire. La position des protoplanètes est marquée par un +. © Osorio et al. 2014, ApJ, 791, L36 et Reggiani et al. 2014, ApJ, 792, L23

De même qu'ils cherchent à suivre et documenter toutes les étapes de la formation des étoiles, nombre d'astronomes souhaitent observer celles qui mettent en scène la genèse des planètes. C'est un processus qui s'opère en l'espace de quelques millions d'années seulement, au sein du disque de gaz et de poussières qui entoure l'astre parent, né un peu plus tôt.

Parmi les cas les plus célèbres de disques protoplanètaires étudiés, citons l'emblématique Beta Pictoris, la deuxième étoile la plus brillante de la constellation du Peintre où une jeune planète massive fut débusquée ainsi, même, que d'intenses collisions de comètes (environ une toutes les cinq minutes !). Toutefois rares encore sont les études sur le stade précédent, embryonnaire, d'accrétion de la matière modelant des corps grossiers, précurseurs des principales planètes.

« Bien que ces dernières années, plus de 1.800 exoplanètes ont été découvertes, peu d'entre elles furent imagées directement et jusqu'à présent, nous n'avons jamais été en mesure de capturer une image sans équivoque d'une planète en formation » rappelle Mayra Osorio, astrophysicienne à l'institut d’astrophysique d’Andalousie (IAA-CSIC) qui, avec son équipe, s'est intéressée de près à une étoile très jeune présentant des indices tangibles de cette étape intermédiaire. « Autour de HD 169142, nous avons peut-être observé en effet ces graines de gaz et de poussières qui deviendront plus tard des planètes. »

Illustration d’un disque protoplanètaire. Des embryons de planètes émergent du flot de gaz et de la poussière qui entourent une jeune étoile. Prélude d’un système planétaire. Eso, L. Calçada

Prémices d’une planète

Deux études ont été publiées dans The Astrophysical Journal Letters sur le disque de matière, vaste de quelque 250 unités astronomiques (plus de 37 milliards de km, équivalent à six fois la distance Soleil-Pluton), qui ceint HD 169142, jeune étoile presque deux fois plus massive que le Soleil. Les chercheurs ont bénéficié d'une orientation favorable, vue de face, de l'ensemble pour pouvoir ainsi étudier sa structure dans le domaine radio avec le VLA (Very Large Array). De cette façon, ils ont pu distinguer des grains de tailles centimétriques, des particules microscopiques et constater aussi que deux creux importants rayaient le disque de poussières. Le premier se situe entre 0,7 et 20 UA (dans notre Système solaire, il s'étendrait de l'orbite de Vénus jusqu'à celle d'Uranus) et le second est localisé entre 30 et 70 UA (équivalent à l'orbite de Neptune jusqu'à bien au-delà de celle de Pluton).

Pour l'auteure principale, « cette structure nous avait déjà suggéré que le disque avait été modifié par deux planètes ou deux objets sous-stellaires, mais les données radio ont révélé l'existence d'une motte de matériaux à l'intérieur de l'anneau extérieur, situé approximativement à la distance de l'orbite de Neptune, ce qui indiquerait la formation d'une planète ».

Naine brune ou planètes ?

Très intriguée, une équipe d'astronomes emmenée par Maddalena Reggiani (Institut d'astronomie à Zurich) a poursuivi les investigations sur ce qui est en train de se produire autour de HD 169142 à environ 465 années-lumière de nous. Les observations menées cette fois dans l'infrarouge à travers l'œil de l'un des géants du VLT (Very Large Telescope) sont au cœur de la seconde étude. Dans cette longueur d'onde (3,8 microns), la signature d'une concentration de matière a retenu leur attention dans la région interne du disque, la plus proche de l'étoile-hôte. Cependant, ils ne sont pas encore en mesure de départager s'il s'agit d'une protoplanète géante ou d'une naine brune, astres souvent qualifiés d'étoiles ratées, car leurs masses sont insuffisantes pour démarrer la fusion nucléaire.

En revanche, rien n'a encore été détecté dans la région externe où un deuxième creux fut remarqué avec le VLA. Pour les chercheurs, cela peut être dû aux limitations techniques, d'autant plus que d'après leurs calculs, un corps dont la masse serait entre un dixième et 18 fois celle de Jupiter et enrobé de glace demeurerait indétectable dans cette longueur d'onde.

« Pour nos observations futures, nous serons capables de vérifier si le disque possède un ou deux objets. Dans tous les cas, HD 169142 reste un objet très prometteur depuis qu'il est un des rares disques connus qui soit en transition et nous révèle l'environnement où il s'est formé » conclut Mayra Osorio.

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