Les chercheurs ont découvert de la vapeur d’eau dans le disque autour d’une jeune étoile, exactement là où des planètes pourraient se former. L’eau est un ingrédient clé de la vie sur Terre et on pense également qu’elle joue un rôle important dans la formation des planètes. Pourtant, jusqu’à présent, les astronomes n’ont jamais été en mesure de cartographier la façon dont l’eau est distribuée dans un disque stable et froid, le type de disque qui offre les conditions les plus favorables à la formation des planètes autour des étoiles.
Pour la première fois, des astronomes ont mesuré la quantité de vapeur d’eau autour d’une étoile typique en formation de planète.
Les nouvelles découvertes ont été rendues possibles grâce à l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), une collection de télescopes située dans le désert chilien d’Atacama. Le Centre d’astrophysique Jodrell Bank de l’Université de Manchester héberge le nœud du centre régional ALMA du Royaume-Uni (UK ARC).
Le Dr Anita Richards, chercheuse principale invitée à l’Université de Manchester et auparavant membre du UK ARC, a joué un rôle clé dans le groupe vérifiant le fonctionnement du système de réception « Bande 5 », ce qui était essentiel pour qu’ALMA puisse produire le détail image de l’eau.
Le Dr Richards a déclaré : « Mesurer directement la quantité de vapeur d’eau là où les planètes se forment nous rapproche de la compréhension de la facilité avec laquelle il pourrait être de créer des mondes avec des océans : quelle quantité d’eau est attachée aux roches agglomérées, ou est-elle principalement ajoutée. plus tard sur une planète presque entièrement formée ? Ce type d’observation nécessite les conditions les plus sèches possibles et ne peut être réalisé avec autant de détails qu’en utilisant le réseau ALMA au Chili.
Les observations, publiées aujourd’hui dans la revue Astronomie naturelle, révèlent au moins trois fois plus d’eau que dans tous les océans de la Terre dans le disque interne de la jeune étoile solaire HL Tauri, située à 450 années-lumière de la Terre dans la constellation du Taureau.
Stefano Facchini, astronome à l’Université de Milan, en Italie, qui a dirigé l’étude, a déclaré : « Je n’avais jamais imaginé que nous pourrions capturer une image d’océans de vapeur d’eau dans la même région où une planète est susceptible de se former. »
Le co-auteur Leonardo Testi, astronome à l’Université de Bologne, en Italie, a ajouté : « Il est vraiment remarquable que nous puissions non seulement détecter mais également capturer des images détaillées et résoudre spatialement la vapeur d’eau à une distance de 450 années-lumière de nous. «
Ces observations avec ALMA, qui montrent des détails aussi petits qu’un cheveu humain à un kilomètre de distance, permettent aux astronomes de déterminer la répartition de l’eau dans différentes régions du disque.
Une quantité importante d’eau a été trouvée dans la région où existe une brèche connue dans le disque HL Tauri, un endroit où une planète pourrait potentiellement se former. Des espaces radiaux sont creusés dans les disques riches en gaz et en poussière par les jeunes corps ressemblant à des planètes en orbite au fur et à mesure qu’ils rassemblent de la matière et grandissent. Cela suggère que cette vapeur d’eau pourrait affecter la composition chimique des planètes qui se forment dans ces régions.
Mais observer l’eau avec un télescope au sol n’est pas une mince affaire, car l’abondance de vapeur d’eau dans l’atmosphère terrestre dégrade les signaux astronomiques.
ALMA, exploité par l’Observatoire européen austral (ESO), en collaboration avec ses partenaires internationaux, se situe à environ 5 000 mètres d’altitude et est construit dans un environnement élevé et sec spécifiquement pour minimiser cette dégradation, offrant ainsi des conditions d’observation exceptionnelles. À ce jour, ALMA est la seule installation capable de cartographier la répartition de l’eau dans un disque froid formant une planète.
Les grains de poussière qui composent un disque sont les graines de la formation des planètes, entrant en collision et s’agglutinant en corps toujours plus grands en orbite autour de l’étoile. Les astronomes pensent que là où il fait suffisamment froid pour que l’eau gèle sur les particules de poussière, les éléments se collent plus efficacement – un endroit idéal pour la formation des planètes.
Les membres du UK ARC contribuent à une mise à niveau majeure d’ALMA qui, avec la mise en service du télescope extrêmement grand (ELT) de l’ESO au cours de la décennie, fournira des vues encore plus claires de la formation des planètes et du rôle que l’eau y joue. En particulier, METIS, l’imageur et spectrographe ELT dans l’infrarouge moyen, offrira aux astronomes des vues inégalées des régions intérieures des disques de formation des planètes, où se forment des planètes comme la Terre.
Plus d’information:
Observations ALMA résolues de l’eau dans les unités astronomiques internes du disque HL Tau, Astronomie naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41550-024-02207-w