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Naissance d'une planète en direct


​Une équipe internationale impliquant un astrophysicien du CEA-Irfu a produit le cliché précis d'un motif en forme de « S » sur le disque de gaz et de poussières entourant une jeune étoile. Cette structure unique, captée grâce à l'excellente résolution de l'instrument Sphere au VLT (Very Large Telescope), signe la présence d'une planète géante en formation, en conformité avec un scénario théorique.

Publié le 29 juillet 2020

La formation des planètes gravitant autour du Soleil – il y a 4,55 milliards d'années au sein d'un disque formé à 99% de gaz et 1% de poussières – est aujourd'hui bien documentée mais il reste très difficile d'observer la formation de planètes au sein de « disques proto-planétaires », hors du système solaire.

Des modèles théoriques de formation de planètes géantes postulent l'existence, à l'intérieur du disque proto-planétaire, d'un anneau appelé « disque circum-planétaire », dont la largeur vaut quelques rayons de la planète en formation. Il « stocke » la matière provenant du disque proto-planétaire avant son « accrétion » à la planète. Une zone en forme de « S » y est attendue par les physiciens, à l'intersection de deux ondes de matière de forme spirale. C'est le cliché exact d'une telle structure que les chercheurs sont parvenus à capter.

D'abord intrigués par un disque proto-planétaire atypique observé en ondes millimétriques par le réseau d'antennes Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) au Chili, ils pointent le télescope VLT de l'Observatoire européen austral (ESO) vers la jeune étoile AB Aurigae, située à 520 années-lumière de la Terre, dont le disque proto-planétaire a retenu leur attention. Ils découvrent alors la structure en « S » prédite par les modèles, située au point de convergence de deux bras spiraux.

Des disques proto-planétaires avec des ondes spirales et des planètes à l'intérieur de disques avaient déjà été observées mais c'est la première fois qu'une structure dans l'onde spirale trahit la présence d'une proto-planète. Cette unique et exceptionnelle observation suffit donc à valider tout un scénario de formation de planètes !

Ce résultat a été permis par les performances de l'instrument Sphere (Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research) de l'ESO qui utilise ici un procédé d'occultation de la lumière aveuglante de l'étoile, permettant de cartographier son disque proto-planétaire.

Le futur instrument ELT/Metis (Extremely Large Telescope - Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph) auquel contribue l'Irfu pourra observer bien d'autres disques proto-planétaires autour de jeunes étoiles. En révélant les caractéristiques fines des sites de formation, il permettra de mieux comprendre encore les phases de croissance des planètes géantes.

(c) ESO/VLT

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