Communiqué de presse

Naissance d’une planète géante

Une candidate protoplanète détectée dans le « ventre » de son étoile

28 février 2013

Des astronomes utilisant le VLT ont obtenu ce qui est probablement la première observation directe d’une planète en formation encore enfouie dans son épais disque de gaz et de poussière. Si cette découverte est confirmée, elle permettra de faire considérablement progresser notre compréhension des mécanismes de la formation planétaire et donnera aux astronomes la possibilité de tester les théories en vigueur au regard d’une cible observable.

Une équipe internationale pilotée par Sascha Quanz (ETH Zurich, Suisse) a étudié le disque de gaz et de poussière entourant la jeune étoile HD100546, une de nos relativement proches voisines située à 335 années-lumière de la Terre. Sascha Quanz et ses collaborateurs ont été surpris de découvrir ce qui semble être une planète en cours de formation, encore enfouie dans le disque de matière entourant la jeune étoile. Cette planète potentielle serait une géante gazeuse semblable à Jupiter.

« Jusqu'à présent, la formation planétaire a principalement été un sujet étudié par des simulations informatiques, » explique Sascha Quanz. « Si notre découverte est véritablement une planète en formation, alors, pour la première fois, les scientifiques seront capables d'étudier le processus de formation planétaire et les interactions d'une planète en formation avec son environnement natal, à un stade empiriquement très jeune. »

HD 100546 est un objet bien étudié et l'on suppose déjà qu'une planète géante est en orbite à une distance d'environ six fois la distance Terre-Soleil. La nouvelle planète potentielle est située dans les régions périphériques du système, environ dix fois plus loin [1].

La planète potentielle autour de HD100546 a été détectée comme une tache faible située dans le disque circumstellaire grâce à l'instrument d'optique adaptative NACO sur le VLT de l'ESO, combiné à une technique d'analyse des données innovantes. Les observations ont été réalisées avec le coronographe de NACO qui fonctionne dans le proche infrarouge et qui supprime la lumière brillante de l'étoile à l'endroit de la protoplanète potentielle [2].

Selon la théorie en vigueur, les planètes géantes grossissent en absorbant du gaz et de la poussière qui restent suite à la formation d'une étoile [3]. Les astronomes ont détecté plusieurs structures dans la nouvelle image du disque autour de DD100546 qui confirmeraient l'hypothèse de cette protoplanète. Les structures dans le disque circumstellaire riche en poussière, qui pourraient être créées par les interactions entre la planète et le disque, ont été observées à proximité de la protoplanète détectée. Il y a aussi des signes indiquant que les environs de la protoplanète sont potentiellement réchauffés par le processus de formation.

Adam Amara, un autre membre de l'équipe, est très enthousiasmé par cette découverte. « La recherche d'exoplanètes est l'une des frontières de l'astronomie parmi les plus excitantes. Réaliser directement des images de planètes est encore un nouveau champ qui bénéficie grandement des récentes améliorations des instruments et des méthodes d'analyse de données. Pour cette recherche, nous avons utilisé des techniques d'analyse de données développées pour la recherche cosmologique, ce qui montre que le croisement des idées entre les différents champs de recherche peut conduire à des progrès extraordinaires. »

Bien que la protoplanète soit l'explication la plus probable pour ces observations, les résultats de cette étude nécessitent de poursuivre les observations afin de confirmer l'existence de la planète et écarter d'autres scénarios plausibles. Parmi les autres explications, il est possible, bien que peu probable, que le signal détecté provienne d'une source d'arrière-plan. Il est aussi possible que le nouvel objet détecté ne soit pas une protoplanète, mais une planète déjà complètement formée, éjectée de son orbite originelle plus proche de l'étoile. Quand il sera confirmé que le nouvel objet autour de HD 100546 est bien une planète en formation, enfouie dans son disque originel de gaz et de poussière, il deviendra alors un laboratoire unique pour étudier le processus de formation d'un nouveau système planétaire.

Notes

[1] Le « candidat » protoplanète est en orbite autour de son étoile environ 70 fois plus loin que la Terre l'est du Soleil. Cette distance est comparable à la taille de l'orbite des planètes naines du Système Solaire extérieur comme Eris et Makémaké. Cette localisation est discutable car elle ne concorde pas bien avec les théories en vigueur sur la formation planétaire. Il n'est pour le moment pas démontré si le nouveau candidat planète a toujours été dans sa position actuelle depuis sa formation ou s'il a pu migrer depuis les régions plus centrales.

[2] L'équipe a utilisé un élément spécial appelé masque de phase apodiseur qui augmente le contraste de l'image à proximité de l'étoile.

[3] Pour étudier la formation planétaire, les astronomes ne peuvent pas regarder le Système Solaire, car toutes les planètes de notre voisinage ont été formées il y a plus de quatre milliards d'années. Mais, durant de nombreuses années, les théories sur la formation planétaire étaient fortement influencées par ce que pouvaient voir les astronomes dans notre environnement local, puisqu'aucune autre planète n'était connue. Depuis 1995, année de la découverte de la première exoplanète, plusieurs centaines de systèmes planétaires ont été trouvés offrant de nouvelles perspectives aux scientifiques étudiant la formation planétaire. Toutefois, jusqu'à présent aucune n'a été « prise sur le fait » au cours de son processus de formation, encore enfouie dans le disque de matière autour de sa jeune étoile mère.

Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans un article intitulé "A Young Protoplanet Candidate Embedded in the Circumstellar disc of HD100546", par S. P. Quanz et al., publié en ligne dans l'édition du 28 février de l' Astrophysical Journal Letters.

L'équipe est composée de Sascha P. Quanz (ETH Zurich, Suisse), Adam Amara (ETH), Michael R. Meyer (ETH), Matthew A. Kenworthy (Sterrewacht Leiden, Pays-Bas), Markus Kasper (ESO, Garching, Allemagne) et Julien H. Girard (ESO, Santiago, Chili).

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