Communiqué de presse

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

5 mars 2024

Grâce à une série d'études, une équipe d'astronomes a apporté un nouvel éclairage sur le processus fascinant et complexe de la formation des planètes. Les images exceptionnelles, prises à l'aide du Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire Européen Austral (ESO) au Chili, représentent l'une des plus grandes études jamais réalisées sur les disques de formation de planètes. La recherche rassemble les observations de plus de 80 jeunes étoiles autour desquelles pourraient se former des planètes, fournissant aux astronomes une mine de données et un aperçu unique de la façon dont les planètes se forment dans les différentes régions de notre galaxie.

"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.

 

Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans trois articles à paraître dans Astronomy & Astrophysics. Les données présentées ont été recueillies dans le cadre du programme de temps garanti du consortium SPHERE, ainsi que du grand programme DESTINYS (Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars) de l'ESO.

1- "The SPHERE view of the Chamaeleon I star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs" (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202244005)

L'équipe est composée de C. Ginski (Université de Galway, Irlande ; Observatoire de Leiden, Université de Leiden, Pays-Bas [Leiden] ; Institut d'astronomie Anton Pannekoek, Université d'Amsterdam, Pays-Bas [API]), R. Tazaki (API), M. Benisty (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, France [Grenoble]), A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italie), C. Dominik (API), Á. Ribas (Observatoire européen austral, Chili [ESO Chili]), N. Engler (ETH Zurich, Institut de physique des particules et d'astrophysique, Suisse), J. Hagelberg (Observatoire de Genève, Université de Genève, Suisse), R. G. van Holstein (ESO Chili), T. Muto (Division of Liberal Arts, Kogakuin University, Japon), P. Pinilla (Max-Planck-Institut für Astronomie, Allemagne [MPIA] ; Mullard Space Science Laboratory, University College London, UK), K. Kanagawa (Département des sciences de la Terre et des planètes, Institut de technologie de Tokyo, Japon), S. Kim (Département d'astronomie, Université de Tsinghua, Chine), N. Kurtovic (MPIA), M. Langlois (Centre de recherche astrophysique de Lyon, CNRS, UCBL, France), J. Milli (Grenoble), M. Momose (Faculté des sciences, Université d'Ibaraki, Japon [Ibaraki]), R. Orihara (Ibaraki), N. Pawellek (Département d'astrophysique, Université de Vienne, Autriche), T. O. B. Schmidt (Hamburger Sternwarte, Allemagne), F. Snik (Leiden), et Z. Wahhaj (ESO Chili).

2- "The SPHERE view of the Taurus star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs" (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202347586)

L'équipe est composée de A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italie [INAF Arcetri]), C. Ginski (University of Galway, Irlande), R. G. van Holstein (Observatoire Européen Austral, Chili [ESO Chile]), M. Benisty (Laboratoire Lagrange, Université Côte d'Azur, Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS, France ; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, France [Grenoble]), C. F. Manara (Observatoire Européen Austral, Allemagne), S. Pérez (Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons [YEMS] ; Departamento de Física, Universidad de Santiago de Chile, Chili [Santiago]), P. Pinilla (Mullard Space Science Laboratory, University College London, UK), A. Ribas (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), P. Weber (YEMS, Santiago), J. Williams (Institute for Astronomy, University of Hawai'i, USA), L. Cieza (Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chile [Diego Portales] ; YEMS), C. Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, the Netherlands [API]), S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italie), J. Huang (Department of Astronomy, Columbia University, USA), A. Zurlo (Diego Portales ; YEMS), J. Bae (Department of Astronomy, University of Florida, USA), J. Hagelberg (Observatoire de Genève, Université de Genève, Suisse), Th. Henning (Max Planck Institute for Astronomy, Allemagne [MPIA]), M. R. Hogerheijde (Leiden Observatory, Leiden University, Pays-Bas ; API), M. Janson (Department of Astronomy, Stockholm University, Suède), F. Ménard (Grenoble), S. Messina (INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania, Italie), M. R. Meyer (Department of Astronomy, The University of Michigan, USA), C.Pinte (School of Physics and Astronomy, Monash University, Australie ; Grenoble), S. Quanz (ETH Zürich, Department of Physics, Suisse [Zürich]), E. Rigliaco (Osservatorio Astronomico di Padova, Italie [Padova]), V.Roccatagliata (INAF Arcetri), H. M. Schmid (Zürich), J. Szulágyi (Zürich), R. van Boekel (MPIA), Z. Wahhaj (ESO Chili), J. Antichi (INAF Arcetri), A. Baruffolo (Padoue), et T. Moulin (Grenoble).

"Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars (DESTINYS): The SPHERE view of the Orion star-forming region" (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202347452)

L'équipe est composée de P.-G. Valegård (Institut d'astronomie Anton Pannekoek, Université d'Amsterdam, Pays-Bas [API]), C. Ginski (Université de Galway, Irlande), A. Derkink (API), A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italie), C. Dominik (API), Á. Ribas (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), J. P. Williams (Institute for Astronomy, University of Hawai'i, USA), M. Benisty (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, France), T. Birnstiel (University Observatory, Faculty of Physics, Ludwig-Maximilians-Universität München, Germany [LMU] ; Exzellenzcluster ORIGINS, Germany), S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italie), G. Columba (Département de physique et d'astronomie "Galileo Galilei" - Université de Padoue, Italie ; INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italie), M. Hogerheijde (API ; Observatoire de Leyde, Université de Leyde, Pays-Bas [Leyde]), R. G. van Holstein (Observatoire Européen Austral, Chili), J. Huang (Département d'Astronomie, Université de Columbia, USA), M. Kenworthy (Leyde), C. F. Manara (Observatoire Européen Austral, Allemagne), P. Pinilla (Mullard Space Science Laboratory, University College London, UK), Ch. Rab (LMU ; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Allemagne), R. Sulaiman (Département de physique, Université américaine de Beyrouth, Liban), A. Zurlo (Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chili ; Escuela de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chili ; Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons).

L'Observatoire Européen Austral (ESO) permet aux scientifiques du monde entier de découvrir les secrets de l'Univers pour le bénéfice de tous. Nous concevons, construisons et exploitons des observatoires au sol de classe mondiale - que les astronomes utilisent pour s'attaquer à des questions passionnantes et transmettre la fascination de l'astronomie - et nous encourageons la collaboration internationale en astronomie. Créé en 1962 en tant qu'organisation intergouvernementale, l'ESO est aujourd'hui soutenu par 16 États membres (Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne, France, Finlande, Irlande, Italie, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse), ainsi que par l'État hôte du Chili et l'Australie en tant que partenaire stratégique. Le siège de l'ESO ainsi que son centre d'accueil et son planétarium, l'ESO Supernova, sont situés près de Munich en Allemagne, tandis que le désert chilien d'Atacama, un endroit magnifique offrant des conditions uniques pour observer le ciel, accueille nos télescopes. L'ESO exploite trois sites d'observation : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le Very Large Telescope et son Very Large Telescope Interferometer, ainsi que des télescopes de sondage tel que VISTA. Toujours à Paranal, l'ESO accueillera et exploitera le Cherenkov Telescope Array South, l'observatoire de rayons gamma le plus grand et le plus sensible au monde. Avec ses partenaires internationaux, l'ESO exploite APEX et ALMA à Chajnantor, deux installations qui observent le ciel dans le domaine millimétrique et submillimétrique. Au Cerro Armazones, près de Paranal, nous construisons "le plus grand œil au monde tourné vers le ciel" - l'Extremely Large Telescope de l'ESO. Depuis nos bureaux de Santiago du Chili, nous soutenons nos opérations dans le pays et nous nous engageons auprès des partenaires et de la société chiliens.

L’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), une installation astronomique internationale, est le fruit d’un partenariat entre l'ESO, l’U.S. National Science Foundation (NSF) et le National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon en coopération avec la République du Chili. ALMA est financé par l'Observatoire Européen Austral (ESO) pour le compte de ses Etats membres, la NSF en coopération avec le National Research Council du Canada (NRC), le National Science Council of Tawain (NSC) et le NINS en coopération avec l’Academia Sinica (AS) à Taiwan et le Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). La construction et la gestion d'ALMA sont supervisées par l'ESO pour le compte de ses Etats membres, 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.

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Contacts

Christian Ginski
University of Galway
Galway, Ireland
Courriel: christian.ginski@universityofgalway.ie

Antonio Garufi
INAF’s Arcetri Astrophysical Observatory
Florence, Italy
Courriel: antonio.garufi@inaf.it

Per-Gunnar Valegård
University of Amsterdam
Courriel: p.g.valegard@uva.nl

Bárbara Ferreira
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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso2405.