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Un disque dans lequel des lunes peuvent se former observé autour d'une exoplanète

Un point brillant (une étoile) dans le noir de l'espace. Ce point est entouré d'un anneau brillant (de la matière). Entre le point et l'anneau se trouve un point plus petit, une exoplanète, autour de laquelle orbite de la matière.

Cette image montre le système PDS 70 situé à près de 400 années-lumière. Toujours en formation, le système est composé d'une étoile en son centre et d'au moins deux planètes en orbite autour d'elle, PDS 70b (non visible sur l'image) et PDS 70c, entourées d'un disque circumplanétaire (le point à droite de l'étoile).

Photo : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.

Radio-Canada

Pour la première fois, des astronomes ont détecté sans ambiguïté la présence d'un disque autour d'une planète en dehors de notre système solaire.

À l’aide du radiotélescope ALMA (grand réseau d'antennes millimétrique/submillimétrique de l'Atacama), la chercheuse Myriam Benisty de l'Université de Grenoble et ses collègues de l’Observatoire européen austral (ESO) ont observé un disque circumplanétaire autour de l'exoplanète PDS 70c, l'une des deux planètes géantes, semblables à Jupiter, qui sont en orbite autour d'une étoile située à près de 400 années-lumière de la Terre.

Des indices d'un disque permettant la formation de lunes autour de cette exoplanète avaient déjà été détectés, mais il était impossible de le distinguer clairement de son environnement proche.

L'image montre un point brillant (une planète)  et un disque de matière.

Vue rapprochée du disque lunaire entourant PDS 70c. L'image montre cette planète et son disque au centre de l'image, le disque circumstellaire plus grand occupant la majeure partie du côté droit de l'image. Le disque circumplanétaire de poussière est aussi grand que la distance Soleil-Terre et possède une masse suffisante pour former jusqu'à trois satellites comme la Lune.

Photo : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.

Notre travail révèle clairement la détection d'un disque dans lequel des satellites pourraient être en train de se former, se réjouit Myriam Benisty.

Nos observations avec ALMA ont été obtenues à une résolution si fine que nous avons pu clairement identifier que le disque est associé à la planète, et nous sommes capables de déterminer sa taille pour la première fois.

Une citation de :Myriam Benisty

De plus, les scientifiques ont découvert que le disque a à peu près le même diamètre que la distance entre notre Soleil et la Terre et une masse suffisante pour former jusqu'à trois satellites comme la Lune.

Cette découverte n’est pas seulement essentielle à notre compréhension de la formation des lunes.

Ces nouvelles observations sont également extrêmement importantes pour tester les théories sur la formation des planètes qui ne pouvaient pas être vérifiées jusqu'à présent, explique Jaehan Bae, chercheur à la Carnegie Institution for Science aux États-Unis.

Genèse d’un système solaire

Les planètes se forment à partir de disques de matière en orbite autour de jeunes étoiles. Ces dernières naissent en creusant des cavités et en accrétant de la matière de ce disque.

Comme ce fut le cas pour la Terre, au cours de ce processus, une planète peut acquérir son propre disque, qui contribue à la croissance de la planète en régulant la quantité de matière qui tombe sur elle.

Le gaz et la poussière présents dans le disque peuvent à leur tour s'assembler en corps de plus en plus grands par le biais de collisions multiples, ce qui conduit finalement à la naissance de lunes.

Or, ce processus n’est pas compris parfaitement. En bref, on ne sait toujours pas quand, où et comment se forment les planètes et les lunes, explique Stefano Facchini, chercheur à l'ESO.

Repères

  • Pas moins de 4434 exoplanètes ont été officiellement détectées dans plus de 3288 systèmes planétaires.
  • Plus de 7604 exoplanètes supplémentaires sont actuellement en attente de confirmation.
  • Selon les estimations les plus récentes, il y aurait jusqu'à 700 millions de milliards de planètes rocheuses, seulement dans l'Univers observable.
  • Près des deux tiers de toutes les exoplanètes connues à ce jour, des Terres et des super-Terres, sont situées dans la zone habitable de leurs étoiles.
  • Malgré cette abondance, il était jusqu'à présent extrêmement difficile de sonder les conditions et les propriétés atmosphériques de ces planètes potentiellement habitables.

Plus de 4000 exoplanètes ont été trouvées jusqu'à présent, mais toutes ont été détectées dans des systèmes matures. PDS 70b et PDS 70c, qui forment un système rappelant la paire Jupiter-Saturne, sont les deux seules exoplanètes détectées à ce jour qui sont encore en cours de formation, explique Miriam Keppler, chercheuse au Max Planck Institute for Astronomy en Allemagne.

Ce système nous offre donc une opportunité unique d'observer et d'étudier les processus de formation des planètes et des satellites.

Une citation de :Stefano Facchini

Les planètes PDS 70 b et PDS 70c qui composent ce système ont été découvertes pour la première fois en 2018 et 2019 respectivement.

Les astronomes savaient depuis 2006 que l'étoile PDS 70 était ceinturée d'un très large disque de matière, mais les limites de leurs instruments leur laissaient juste supposer la présence d'au moins une planète entre l'étoile et le disque.

Cette étoile n'a qu'environ 5,4 millions d'années. Par comparaison, le Soleil est âgé de plus de 4,6 milliards d'années.

Les dernières observations à haute résolution d'ALMA permettent de confirmer la détection du disque circumplanétaire autour de PDS 70c et d'étudier sa taille et sa masse. Elles permettent aussi d’établir que PDS 70b ne présente pas de preuve évidente de la présence d'un disque, ce qui indique qu'elle a été privée par PDS 70c des poussières de son environnement de naissance.

Futures observations

L’étude de ce système se poursuivra grâce au Télescope géant européen (ELT) de l'ESO, actuellement en construction sur le Cerro Armazones, dans le désert chilien d'Atacama. Sa résolution beaucoup plus grande permettra de cartographier le système dans ses moindres détails. Les astronomes pourront également observer les mouvements du gaz entourant PDS 70c et obtenir une image 3D complète du système.

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