Les astronomes ont trouvé un moyen de mesurer directement la quantité de gaz dans les disques protoplanétaires sans avoir à faire d’hypothèses sur les quantités relatives de différents types de gaz, ce qui rend cette méthode plus précise et plus robuste que les méthodes précédentes.
Les planètes se forment dans des disques protoplanétaires de gaz et de poussière autour de jeunes étoiles. Les scientifiques étudient les disques protoplanétaires en examinant leurs spectres, les longueurs d’onde des ondes radio émises par les composants du disque. L’hydrogène gazeux est le principal constituant des disques protoplanétaires, mais il est difficile à mesurer directement car il n’émet pas efficacement d’ondes radio. Le monoxyde de carbone est souvent utilisé comme approximation, mais le rapport de l’hydrogène au monoxyde de carbone peut différer selon l’environnement, ce qui entraîne de grandes incertitudes dans les estimations de la masse totale.
Une équipe dirigée par Tomohiro Yoshida, un étudiant diplômé de la Graduate University for Advanced Studies au Japon, a recherché dans les données d’archives ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) des observations du disque protoplanétaire le plus proche, autour de l’étoile TW Hydrae. À partir de là, ils ont produit une image radio 15 fois plus sensible que les études précédentes, leur permettant d’examiner non seulement les longueurs d’onde des raies spectrales, mais également leurs formes.
À partir de la forme des lignes de monoxyde de carbone, l’équipe a pu mesurer la pression du gaz près du centre du disque. Cette pression révèle la masse totale de gaz près du centre, sans qu’il soit nécessaire de faire d’hypothèses sur le rapport de l’hydrogène au monoxyde de carbone. L’équipe a découvert qu’en dépit d’être proche de la fin du processus de formation de la planète, il y a encore suffisamment de gaz dans la région intérieure du système TW Hydrae pour créer une planète de la taille de Jupiter.
Yoshida, l’auteur principal de cette étude, déclare « Nous aimerions appliquer cette nouvelle technique à d’autres disques et étudier la quantité de gaz dans les disques de formation de planètes avec diverses caractéristiques et à différents âges pour clarifier le processus de dissipation du gaz et le processus de formation. des systèmes planétaires. »
Ces résultats sont apparus comme « Discovery of Line Pressure Broadening and Direct Constraint on Gas Surface Density in a Protoplanetary Disk » dans Les lettres du journal astrophysique le 22 septembre 2022.
Plus d’information:
Tomohiro C. Yoshida et al, Découverte de l’élargissement de la pression de ligne et de la contrainte directe sur la densité de surface du gaz dans un disque protoplanétaire, Les lettres du journal astrophysique (2022). DOI : 10.3847/2041-8213/ac903a