Une étude exceptionnelle révèle les secrets de la naissance de planètes autour de dizaines d’étoiles

"Il s’agit d’un véritable changement dans notre domaine d’étude"

, déclare Christian Ginski, maître de conférences à l’université de Galway, en Irlande, et auteur principal de l’un des trois nouveaux articles publiés aujourd’hui dans Astronomy & Astrophysics.

"Nous sommes passés de l’étude intensive de systèmes stellaires individuels à cette vaste vue d’ensemble de régions entières de formation d’étoiles."

À ce jour, plus de 5 000 planètes ont été découvertes en orbite autour d’étoiles autres que le Soleil, souvent dans des systèmes très différents de notre propre système solaire. Pour comprendre où et comment cette diversité apparaît, les astronomes doivent observer les disques riches en poussières et en gaz qui enveloppent les jeunes étoiles - les berceaux mêmes de la formation des planètes. Ces disques se trouvent dans d’immenses nuages de gaz où les étoiles elles-mêmes sont en train de se former.

À l’instar des systèmes planétaires matures, les nouvelles images mettent en évidence l’extraordinaire diversité des disques en formation.

"Certains de ces disques présentent d’immenses bras en spirale, probablement animés par le ballet complexe des planètes en orbite"

, explique M. Ginski.

"D’autres présentent des anneaux et de grandes cavités creusées par les planètes en formation, tandis que d’autres encore semblent lisses et presque endormis au milieu de toute cette activité"

, ajoute Antonio Garufi, astronome à l’Observatoire d’astrophysique d’Arcetri, de l’Institut national italien d’astrophysique (INAF), et auteur principal de l’un des articles.

L’équipe a étudié un total de 86 étoiles dans trois régions de formation d’étoiles de notre galaxie : Le Taureau et Chamaeleon I, tous deux situés à environ 600 années-lumière de la Terre, et Orion, un nuage riche en gaz situé à environ 1600 années-lumière de la Terre et connu pour être le lieu de naissance de plusieurs étoiles plus massives que le Soleil. Les observations ont été recueillies par une grande équipe internationale, composée de scientifiques de plus de 10 pays.

L’équipe a pu tirer plusieurs enseignements de l’ensemble des données. Par exemple, dans Orion, ils ont constaté que les étoiles groupées par deux ou plus étaient moins susceptibles d’avoir de grands disques de formation de planètes. Il s’agit d’un résultat important étant donné que, contrairement à notre Soleil, la plupart des étoiles de notre galaxie ont des compagnons. En outre, l’aspect irrégulier des disques dans cette région suggère la possibilité de la présence de planètes massives à l’intérieur de ces disques, ce qui pourrait entraîner leur déformation et leur désalignement.

Alors que les disques de formation de planètes peuvent s’étendre sur des distances des centaines de fois supérieures à la distance entre la Terre et le Soleil, leur emplacement à plusieurs centaines d’années-lumière de nous les fait apparaître comme de minuscules points d’épingle dans le ciel nocturne. Pour observer les disques, l’équipe a utilisé l’instrument sophistiqué SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) installé sur le VLT de l’ESO. Le système d’optique adaptative extrême de pointe de SPHERE corrige les effets des turbulences de l’atmosphère terrestre, ce qui permet d’obtenir des images nettes des disques. L’équipe a ainsi pu photographier des disques autour d’étoiles dont la masse ne dépasse pas la moitié de celle du Soleil, alors que ces disques sont généralement trop peu lumineux pour la plupart des autres instruments disponibles aujourd’hui. Des données supplémentaires ont été obtenues grâce à l’instrument X-shooter du VLT, qui a permis aux astronomes de déterminer la jeunesse et la masse des étoiles. L’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dont l’ESO est partenaire, a quant à lui permis à l’équipe de mieux comprendre la quantité de poussière qui entoure certaines des étoiles.

Au fur et à mesure que la technologie progresse, l’équipe espère plonger encore plus profondément au cœur des systèmes de formation de planètes. Le grand miroir de 39 mètres du futur Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO, par exemple, permettra à l’équipe d’étudier les régions les plus profondes autour des jeunes étoiles, où des planètes rocheuses comme la nôtre pourraient être en train de se former.

Pour l’instant, ces images spectaculaires fournissent aux chercheurs un trésor de données qui les aidera à percer les mystères de la formation des planètes.

"Il est presque poétique que les processus qui marquent le début du voyage vers la formation des planètes et finalement de la vie dans notre propre système solaire soient si beaux"

, conclut Per-Gunnar Valegård, doctorant à l’université d’Amsterdam, aux Pays-Bas, qui a dirigé l’étude Orion. Per-Gunnar Valegård, qui enseigne également à temps partiel à l’école internationale d’Hilversum, aux Pays-Bas, espère que ces images inciteront ses élèves à devenir des scientifiques à leur tour.