Une enquête révolutionnaire révèle les secrets de la naissance des planètes autour de dizaines d’étoiles

Dans une série d’études, une équipe d’astronomes a jeté un nouvel éclairage sur le processus fascinant et complexe de formation des planètes. Ces images époustouflantes, capturées à l’aide du Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral (VLT de l’ESO) au Chili, représentent l’une des plus grandes études jamais réalisées sur les disques en formation de planètes. La recherche rassemble des observations de plus de 80 jeunes étoiles susceptibles d’être entourées de planètes, fournissant aux astronomes une richesse de données et des informations uniques sur la façon dont les planètes apparaissent dans différentes régions de notre galaxie.

« C’est vraiment un changement dans notre domaine d’étude », déclare Christian Ginski, maître de conférences à l’Université de Galway, en Irlande, et auteur principal de l’un des trois nouveaux articles publiés dans Astronomie et astrophysique. « Nous sommes passés de l’étude intense de systèmes stellaires individuels à ce vaste aperçu de régions entières de formation d’étoiles. »

À ce jour, plus de 5 000 planètes ont été découvertes en orbite autour d’étoiles autres que le soleil, souvent dans des systèmes très différents de notre propre système solaire. Pour comprendre où et comment cette diversité apparaît, les astronomes doivent observer les disques riches en poussière et en gaz qui enveloppent les jeunes étoiles, berceaux mêmes de la formation des planètes. On les trouve mieux dans les énormes nuages ​​de gaz où se forment les étoiles elles-mêmes.

Tout comme les systèmes planétaires matures, les nouvelles images mettent en valeur l’extraordinaire diversité des disques formant des planètes. « Certains de ces disques présentent d’énormes bras spiraux, vraisemblablement entraînés par le ballet complexe des planètes en orbite », explique Ginski.

« D’autres montrent des anneaux et de grandes cavités creusées par les planètes en formation, tandis que d’autres encore semblent lisses et presque endormis au milieu de toute cette activité », ajoute Antonio Garufi, astronome à l’Observatoire d’astrophysique Arcetri de l’Institut national italien d’astrophysique (INAF). et auteur principal de l’un des articles.

L’équipe a étudié un total de 86 étoiles réparties dans trois régions de formation d’étoiles différentes de notre galaxie : Taurus et Chamaeleon I, tous deux situés à environ 600 années-lumière de la Terre, et Orion, un nuage riche en gaz situé à environ 1 600 années-lumière de nous. connu pour être le berceau de plusieurs étoiles plus massives que le soleil. Les observations ont été recueillies par une grande équipe internationale, comprenant des scientifiques de plus de 10 pays.

L’équipe a pu tirer plusieurs informations clés de l’ensemble de données. Par exemple, dans Orion, ils ont découvert que les étoiles groupées par deux ou plus étaient moins susceptibles d’avoir de grands disques formant des planètes. Il s’agit d’un résultat significatif étant donné que contrairement à notre Soleil, la plupart des étoiles de notre galaxie ont des compagnes. De plus, l’apparence inégale des disques dans cette région suggère la possibilité de planètes massives incrustées à l’intérieur, ce qui pourrait provoquer une déformation et un désalignement des disques.

Alors que les disques formant des planètes peuvent s’étendre sur des distances des centaines de fois supérieures à la distance entre la Terre et le Soleil, leur emplacement à plusieurs centaines d’années-lumière de nous les fait apparaître comme de minuscules piqûres d’épingle dans le ciel nocturne. Pour observer les disques, l’équipe a utilisé l’instrument sophistiqué de recherche d’exoplanètes spectro-polarimétrique à haut contraste (SPHERE) monté sur le VLT de l’ESO. Le système d’optique adaptative extrême de pointe de SPHERE corrige les effets turbulents de l’atmosphère terrestre, produisant des images nettes des disques. Cela signifie que l’équipe a pu imager des disques autour d’étoiles dont la masse est aussi faible que la moitié de la masse du soleil, ce qui est généralement trop faible pour la plupart des autres instruments disponibles aujourd’hui.

Des données supplémentaires pour l’enquête ont été obtenues à l’aide de l’instrument X-shooter du VLT, qui a permis aux astronomes de déterminer la jeunesse et la masse des étoiles. En revanche, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dont l’ESO est partenaire, a aidé l’équipe à mieux comprendre la quantité de poussière entourant certaines étoiles.

À mesure que la technologie progresse, l’équipe espère approfondir encore davantage le cœur des systèmes de formation des planètes. Le grand miroir de 39 mètres du prochain télescope extrêmement grand (ELT) de l’ESO, par exemple, permettra à l’équipe d’étudier les régions les plus intérieures autour des jeunes étoiles, où pourraient se former des planètes rocheuses comme la nôtre.

Pour l’instant, ces images spectaculaires fournissent aux chercheurs un trésor de données pour aider à percer les mystères de la formation des planètes.

« Il est presque poétique que les processus qui marquent le début du voyage vers la formation des planètes et finalement la vie dans notre propre système solaire soient si beaux », conclut Per-Gunnar Valegård, doctorant à l’Université d’Amsterdam, aux Pays-Bas. qui a dirigé l’étude Orion. Valegård, qui enseigne également à temps partiel à l’école internationale Hilversum aux Pays-Bas, espère que les images inspireront ses élèves à devenir des scientifiques à l’avenir.

Cette recherche a été présentée dans trois articles parus dans Astronomie et astrophysique. Les données présentées ont été collectées dans le cadre du programme à temps garanti du consortium SPHERE, ainsi que du grand programme ESO DESTINYS (Disk Evolution Study Through Imaging of Near Near Young Stars).