Des observations VLT/SPHERE de l’étoile AB Aurigae localisent une planète géante en formation
Motivée par des caractéristiques atypiques d’un disque proto-planétaire observées récemment autour de l’étoile AB Aurigae avec l’instrument ALMA, une équipe internationale d’astrophysiciens comprenant un chercheur du Département d’Astrophysique/ Laboratoire AIM du CEA-Irfu de Paris-Saclay vient d’obtenir un cliché précis d’une zone particulière, en forme de S, dans le disque de gaz et de poussière qui entoure l’étoile. Cette remarquable structure, unique et captée grâce à la finesse d’image livrée par l’instrument SPHERE au VLT de l’ESO, signe la présence d’une planète géante en formation, confortant un scénario théorique de naissance de planètes. Publiée dans la revue Astronomy and Astrophysics, et objet d’un communiqué de l’ESO, ces travaux vont aider à la préparation des programmes de recherche portant sur les disques protoplanétaires avec le futur instrument ELT/METIS.
De la difficulté d’imager les sites de formation des planètes
Les planètes de notre système solaire se sont formées il y a 4.55 milliards d’années au sein d’un disque formé à 99% de gaz et 1% de poussières. Malgré ce paradigme communément admis, détecter les indices des sites de formation de planètes au sein de disques proto-planétaires autour d’étoiles autre que le Soleil reste une tâche difficile. Au-delà des contraintes observationnelles sont sans doute posés des aspects et raisons plus fondamentaux. A titre d’exemple, nous n’avons à ce jour qu’un exemple d’observation de planètes en phase terminale de formation dans le système PDS70, un système jeune (5.4 millions d’années) et proche (113 pc).
Les modèles théoriques de formation de planètes géantes supposent l’existence d’une zone de quelques rayons planétaires appelée “disque circum-planétaire”. Cette zone concentre la matière provenant du disque proto-planétaire avant qu’elle ne soit accrétée sur la planète pour participer à sa croissance. Cette zone en forme de “S” est attendue à l’intersection de 2 ondes spirales dans le disque protoplanétaire, l’une allant vers l’étoile, et l’autre s’étendant jusqu’aux confins du disque.
Zoom fin sur une torsion au sein du disque de AB Aurigae
Motivées par des caractéristiques atypiques d’un disque proto-planétaire observé avec l’instrument ALMA, les observations du disque protoplanétaire autour de l’étoile AB Aurigae (située à une distance de 162 pc) ont remarquablement révélé la présence de cette structure en S, située au point de convergence de deux bras spiraux et présentant exactement les caractéristiques attendues d’un disque circum-planétaire. Par là-même, cette remarquable et unique observation valide un scénario de formation de planètes. Ce résultat n’a été possible que grâce aux performances de l’instrument SPHERE de l’ESO qui dans ce cas précis a utilisé un procédé d’occultation permettant de s’affranchir de la lumière aveuglante de l’étoile et ce de façon à cartographier sa périphérie dont son disque proto-planétaire.
Un cas d’école pour l’instrument METIS
Ce résultat constitue une étape importante dans la compréhension de la formation des sites où naissent les planètes. Au-delà de la détection indirecte d’exo-planètes, extrêmement fructueuse depuis quelques années grâce à une panoplie d’outils d’observation, il devient concevable aujourd’hui de pouvoir faire des images directes des sites de formations et d’en déduire leurs propriétés physiques.
Le projet d’instrument ELT/METIS auquel contribue le CEA/IRFU est dans ce cadre un atout car capable d’observer bien d’autres disques de ce type autour d’autres étoiles jeunes. En révélant les caractéristiques fines des sites de formation, il permettra de mieux comprendre les phases de croissance des planètes géantes.
Contact CEA: Eric Pantin
Publication :
« Are we witnessing ongoing planet formation in AB Aurigae? A showcase of the SPHERE/ALMA synergy», A. Boccaletti, E. Di Folco, E. Pantin, A. Dutrey, S. Guilloteau, Y. W. Tang, V. Piétu, E. Habart, J. Milli, T. L. Beck, A.-L. Maire
to be published in Astronomy and Astrophysics
Voir l'article : https://arxiv.org/abs/2005.09064
Voir également :
Le communiqué de presse de l'ESO
Rédaction: Eric Pantin, Christian Gouiffès