Des astronomes repèrent une planète en formation dans un disque de poussière et de gaz
Une planète en devenir a été repérée dans un disque protoplanétaire situé à 518 années-lumière. La découverte de cette petite planète gazeuse est le fruit d’une nouvelle méthode de détection des planètes naissantes.
Un disque protoplanétaire est un « disque » rotatif de gaz dense entourant une jeune étoile fraîchement formée.
Image d’entête : représentation artistique d’une petite planète en formation semblable à Saturne découverte dans le système LkCa 15. (M. Weiss/Centre for Astrophysics | Harvard & Smithsonian)
Les astronomes s’accordent à dire que les planètes naissent dans ces disques protoplanétaires. Des centaines de ces anneaux de poussière et de gaz ont été repérés dans l’univers. Cependant, il est beaucoup plus difficile d’observer la naissance réelle d’une planète, car celles-ci sont souvent éclipsées par la matière qui les entoure.
Les astronomes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CFA/ Etats-Unis) ont utilisé une nouvelle méthode pour trouver la preuve qu’une petite Neptune, ou une planète semblable à Saturne, se cache dans l’un de ces disques planétaires.
Selon l’auteure principale, Feng Long, chercheuse postdoctorale au CFA :
La détection directe de jeunes planètes est très difficile et n’a jusqu’à présent été couronnée de succès que dans un ou deux cas. Les planètes sont toujours trop pâles pour que nous puissions les voir, car elles sont noyées dans d’épaisses couches de gaz et de poussière.
Comme les jeunes planètes sont trop peu lumineuses pour être observées directement, les astronomes doivent chercher des indices de leur présence dans le disque protoplanétaire.
Représentation artistique de la poussière et du gaz entourant un système planétaire naissant. (NASA)
Toujours selon Long :
Au cours des dernières années, nous avons vu de nombreuses structures apparaître sur les disques que nous pensons être causées par la présence d’une planète, mais cela pourrait aussi être causé par autre chose. Nous avons besoin de nouvelles techniques pour examiner et confirmer la présence d’une planète.
Long a utilisé les nouvelles données à haute résolution de l’observatoire ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) au Chili pour réexaminer le disque protoplanétaire connu sous le nom de LkCa 15. Ce disque se trouve dans la constellation du Taureau et a déjà fait l’objet d’études indiquant la formation de planètes. Mais les astronomes n’avaient pas trouvé de preuve irréfutable. Jusqu’à maintenant.
Deux caractéristiques peu lumineuses des données ALMA de 2019 ont attiré l’attention de Long : deux amas brillants de matière à l’intérieur d’un anneau poussiéreux environ 42 fois plus éloigné de l’étoile centrale du disque que la Terre ne l’est du Soleil. La matière s’était regroupée en un petit amas et un arc plus grand. En utilisant des modèles informatiques, Long a constaté que la géométrie correspondait à celle que l’on pourrait attendre en présence d’une petite planète.
A partir de l’étude : la comparaison de la lumière diffusée de la poussière dans le proche IR (polarimètre imageur SPHERE IRDIS à bande J) et des anneaux de poussière millimétriques par l’ALMA (les trois ellipses grises) dans le disque LkCa 15. (Feng Long et col./ Astrophysical Journal Letters)
Long a détecté dans les données des positions dans l’espace connues sous le nom de « points de Lagrange« , où deux corps en mouvement, comme une étoile et une planète en orbite, produisent des régions où la gravité génère une accumulation de matière.
Selon Long :
Nous constatons que cette matière ne se contente pas de flotter librement, qu’elle est stable et qu’elle a une préférence pour l’endroit où elle veut se trouver en fonction de la physique.
La planète a à peu près la taille de Neptune ou de Saturne, et elle est âgée d’environ un à trois millions d’années. Pour une planète, c’est vraiment très jeune. En comparaison, on estime que la Terre a environ 4,5 milliards d’années.
Une autre découverte similaire cette année (2022) :
Bien qu’il ne soit pas possible de prendre une image directe de la planète dans un avenir proche, Mme Long pense que d’autres observations fourniront des preuves pour étayer sa théorie selon laquelle il s’agit bien d’une planète en devenir.
Elle espère également que sa nouvelle méthode de détection des planètes, axée sur les points de Lagrange, continuera d’être utilisée par les astronomes.
J’espère vraiment que cette méthode pourra être largement adoptée à l’avenir. Le seul bémol est que cela nécessite des données très profondes car le signal est faible.
L’étude publiée dans Astrophysical Journal Letters : ALMA Detection of Dust Trapping around Lagrangian Points in the LkCa 15 Disk et présentée sur le site du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics : It’s a Planet: New Evidence of Baby Planet in the Making.