Trois observations réalisées entre 2019 et 2023 ont permis de suivre le déplacement des spirales pendant quatre ans. Leur mouvement global correspond à celui attendu pour un disque de matière en rotation autour d'une étoile.

Certaines déformations locales pourraient signaler la présence de planètes en formation, capables de perturber le disque par leur interaction avec le gaz et les poussières environnants.

La forme très irrégulière et « granuleuse » des spirales d'AB Aurigae suggère toutefois qu'un autre mécanisme joue probablement un rôle majeur : l'instabilité gravitationnelle. Ce phénomène peut apparaître lorsqu'un disque contient suffisamment de matière pour que sa propre gravité provoque des regroupements de gaz et de poussières, pouvant éventuellement conduire à la formation de planètes.

Dans la partie interne du disque, à moins de 15 unités astronomiques de l'étoile, la rotation est cependant plus rapide qu'attendue. Cette différence pourrait être liée à la présence de planètes en formation dans cette région.

Le disque de HD 135344 B : une possible planète au cœur d'une spirale

Pour HD 135344 B, les chercheurs ont analysé un ensemble de 14 observations réalisées entre 2013 et 2024. Il s'agit de l'étude de ce type de plus grande envergure à ce jour. 

Contrairement aux spirales diffuses d'AB Aurigae, celles de HD 135344 B sont bien structurées avec deux bras principaux quasi symétriques, et un court bras additionnel dans la partie externe du disque. Le mouvement des deux bras principaux est globalement plus lent que la rotation du disque, à l'exception d'une section spécifique d'une des spirales où un faisceau d'indices suggère la présence d'une planète en formation.

Ce site, situé à environ 66 unités astronomiques de l'étoile centrale, montre une discontinuité dans l'angle d'ouverture de la spirale. Cette déformation correspond à celle attendue lorsqu'une planète perturbe localement le disque par son attraction gravitationnelle. Le mouvement mesuré dans cette région correspond également à la vitesse attendue pour un objet en orbite autour de l'étoile à cette distance, renforçant cette hypothèse.

D'autres observations viennent appuyer cette interprétation. Les images obtenues avec l'interféromètre submillimétrique ALMA, qui sonde la distribution de poussière froide dans le disque, révèlent un sillon annulaire, compatible avec l'action d'une planète qui perturberait localement la distribution de poussière. Un mince filament observé au même endroit renforce également cette interprétation.

Galerie d'images du disque protoplanétaire de HD 135344B à différentes longueurs d'onde pour plusieurs jeux de données. L'étoile centrale est masquée et indiquée par un marqueur en forme d'étoile blanche. Les cercles jaunes indiquent la résolution spatiale de chaque image. Au total, 14 jeux de données multi-longueur d'onde (pas tous montrés ci-contre) sont utilisés pour l'analyse de la rotation des spirales. © ESO/NASA/ESA/CSA/J. Latour.

Deux disques, deux histoires de formation planétaire

Dans les deux systèmes, l'analyse des spirales révèle donc des sites potentiels de formation de planètes. Mais leur morphologie et leur évolution nécessitent des mécanismes différents pour être expliquées.

Alors que pour AB Aurigae, un disque suffisamment massif pourrait être soumis à une instabilité gravitationnelle, la morphologie et la faible rotation globale des spirales de HD 135344 B pourraient être influencées par son étoile compagne, HD 135344 A. Des simulations hydrodynamiques, tenant compte de la séparation de plus de 3000 unités astronomiques entre les deux étoiles, sont néanmoins nécessaires pour confirmer cette hypothèse.

Ces résultats montrent que la formation des spirales est plus complexe qu'un scénario unique et soulignent la nécessité de poursuivre les recherches pour comprendre les interactions entre disques et planètes en formation.