Communiqué de presse

Une image révolutionnaire d’ALMA révèle la naissance des planètes

6 novembre 2014

Cette nouvelle image réalisée avec ALMA, le grand réseau d’antennes (sub)-millimétrique de l’Atacama révèle avec une précision inégalée à ce jour des détails dans le disque de formation planétaire autour d’une jeune étoile. Ce sont les premières observations effectuées avec ALMA dans sa configuration quasi finale, et ce sont les images les plus précises jamais réalisées dans les longueurs d’ondes submillimétriques. Ces nouveaux résultats représentent un pas énorme dans l’observation du développement des disques protoplanétaires et de la formation planétaire.

Pour les premières observations d’ALMA dans sa nouvelle et plus puissante configuration, les chercheurs ont pointé les antennes sur HL-Tauri – une jeune étoile située à environ 450 années-lumière de la Terre, entourée d’un disque de poussière [1]. L’image qui en résulte est au-delà de toute attente. Elle révèle des détails d’une finesse inattendue dans le disque de matière résultant de la naissance de l’étoile.  Elle montre une série d’anneaux concentriques lumineux, séparés par des trous [2].

 « Ces structures sont de manière quasi certaine le résultat d’objets semblables à de jeunes planètes qui se sont formés dans le disque. Ceci est étonnant car des étoiles aussi jeunes ne sont pas supposées avoir des grands corps planétaires capable de produire le type de structures que l’on voit sur cette image, » Explique Stuartt Corder, le Directeur adjoint d’ALMA.

 « Quand nous avons regardé cette image pour la première fois nous avons été sidéré par le niveau spectaculaire de détails. Nous étions sans voix. HL Tauri n’a pas plus d’un million d’années, et son disque apparaît déjà plein de planètes en formation. Cette seule image va révolutionner les théories de la formation planétaire, » explique Catherine Vlahakis, adjointe du programme scientifique d’ALMA et responsable du programme scientifique pour la Campagne « Grande Ligne de base » d’ALMA (ALMA Long Baseline Campaign).

Les disques de HL Tauri apparaissent plus développés que l’on aurait pu s’y attendre compte tenu de l’âge du système. Aussi, cette image d’ALMA suggère également que le processus de formation planétaire doit être plus rapide que ce que nous pensions auparavant.

Une telle haute résolution ne peut être atteinte qu’en utilisant les capacités offertes grâce à la Grande ligne de Base d’ALMA. Il est ainsi possible de fournir aux astronomes de nouvelles informations impossibles à collecter avec un autre équipement – pas même avec le télescope spatial Hubble. « La logistique et les infrastructures nécessaires pour positionner les antennes à des emplacements aussi distants nécessite une coordination des efforts sans précédent par une équipe internationale d’experts composée d’ingénieurs et de chercheurs, » précise Pierre Cox, le Directeur d’ALMA. « Cette grande ligne de base remplit pleinement l’un des objectifs principaux d’ALMA et constitue un événement technologique, scientifique et en ingénierie considérable. »

Les jeunes étoiles comme HL Tauri sont nées dans des nuages de gaz et de fine poussière, dans des régions qui se sont effondrées sous les effets de la gravitation, formant un cœur dense et chaud qui s’enflamme finalement pour donner naissance à de jeunes étoiles. Ces jeunes étoiles sont dans un premier temps emmitouflées dans les restes de gaz et de poussière, restes qui vont former un disque appelé disque protoplanétaire.

Du fait des nombreuses collisions, les particules de poussière vont s’agglomérer, grossissant pour atteindre la taille de grains de sable et de cailloux. En fin de compte, astéroïdes, comètes et même des planètes peuvent se former dans le disque. Les jeunes planètes vont perturber le disque et créer des anneaux, des interstices et des trous comme ceux que l’on voit dans les structures que vient d’observer ALMA [3].

L’étude de ces disques protoplanétaires est essentielle pour notre compréhension du processus de formation de la Terre dans le Système Solaire. L’observation des premiers stades de la formation planétaire autour de HL Tauri devrait nous montrer comment notre propre système planétaire devait être il y a plus de quatre milliards d’années, au moment de sa formation.

 « La plupart de ce que nous connaissons aujourd’hui à propos de la formation planétaire est basée sur la théorie. Des images avec ce niveau de détails n’étaient possibles jusqu’à présent que par des simulations numériques ou des vues d’artistes. Cette image de haute résolution de l’étoile HL Tauri révèle ce qu’ALMA est capable de réaliser quand il opère dans sa plus grande configurations et ouvre la voie à une nouvelle ère pour notre exploration de la formation des étoiles et des planètes, » déclare Tim de Zeeuw, Directeur Général de l’ESO.

Notes

[1] Depuis septembre 2014, ALMA observe l’Univers en utilisant sa ligne de base la plus grande, avec des antennes séparées jusqu’à 15 kilomètres. Cette Campagne de Grande Ligne de Base va se poursuivre jusqu’au 1^er décembre 2014. La ligne de base est la distance qui sépare deux des antennes du réseau. A titre comparatif, les autres équipements opérant dans les longueurs d’onde millimétriques disposent d’antennes séparées par un maximum de deux kilomètres. La ligne de base la plus grande possible avec ALMA est de 16 kilomètres.  Les prochaines observations dans des longueurs d’onde encore plus petites fourniront des images encore plus précises.

[2] Les structures sont vues avec une resolution de seulement cinq fois la distance Terre-Soleil. Cela correspond à une résolution angulaire d’environ 35 milliarcsecondes – mieux que ce qui est habituellement obtenu avec le télescope spatial NASA/ESA Hubble.

[3] En lumière visible, HL Tauri est cachée derrière en enveloppe massive de poussière et de gaz. ALMA observe dans de plus grandes longueurs d’onde, ce qui lui permet d’étudier les processus directement au cœur de ce nuage.

Plus d'informations

Le Vaste Réseau d’Antennes (Sub-)Millimétrique de l'Atacama (ALMA), une installation astronomique internationale, est le fruit d'un partenariat entre l'Europe, l'Amérique du Nord et l'Asie de l'Est, en collaboration avec la République du Chili. ALMA est financé en Europe par l'Observatoire Européen Austral (ESO), en Amérique du Nord par la U.S. National Science Foundation (NSF) en coopération avec le National Research Council du Canada (NRC) et le National Science Council of Tawain (NSC) et en Asie de l'Est par les National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon en coopération avec l'Academia Sinica (AS) de Taiwan. La construction et la gestion d'ALMA sont supervisées par l'ESO en Europe, par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dirigé par Associated Universities, Inc (AUI) en Amérique du Nord, et par le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) pour l'Asie de l'Est. L’Observatoire commun ALMA (JAO pour Joint ALMA Observatory) apporte un leadership et un management unifiés pour la construction, la mise en service et l’exploitation d’ALMA.

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

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