Trois anneaux de fer dans un disque de formation de planètes

L’origine de la Terre et du système solaire fascine autant les scientifiques que le grand public. En étudiant l’état actuel de notre planète et d’autres objets du système solaire, les chercheurs ont développé une image détaillée des conditions dans lesquelles ils ont évolué à partir d’un disque de poussière et de gaz entourant le soleil naissant il y a environ 4,5 milliards d’années.

Trois anneaux suggèrent deux planètes

Grâce aux progrès impressionnants réalisés dans la recherche sur la formation des étoiles et des planètes visant des objets célestes lointains, nous pouvons désormais étudier les conditions dans les environnements autour des jeunes étoiles et les comparer à celles dérivées pour le système solaire primitif.

Une équipe internationale de chercheurs dirigée par József Varga de l’Observatoire Konkoly à Budapest, en Hongrie, a fait exactement cela. Ils ont observé le disque formant des planètes de la jeune étoile HD 144432, située à environ 500 années-lumière.

« En étudiant la distribution de la poussière dans la région la plus interne du disque, nous avons détecté pour la première fois une structure complexe dans laquelle la poussière s’accumule en trois anneaux concentriques dans un tel environnement », déclare Roy van Boekel. Il est scientifique à l’Institut Max Planck d’astronomie (MPIA) à Heidelberg, en Allemagne et co-auteur de l’article de recherche sous-jacent à paraître dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Vue aérienne du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO au sommet du Cerro Paranal dans le désert d’Atacama au Chili. L’interféromètre du VLT (VLTI) combine la lumière de quatre télescopes, ce qui permet d’obtenir des images à haute résolution angulaire d’objets célestes lointains. © G.Hüdepohl (atacamaphoto.com)/ESO

« Cette région correspond à la zone où les planètes rocheuses se sont formées dans le système solaire », ajoute van Boekel.

Des conditions similaires au système solaire primitif

Les astronomes ont déterminé la composition de la poussière à travers le disque jusqu’à une séparation de l’étoile centrale qui correspond à la distance de Jupiter par rapport au Soleil.

Ce qu’ils ont trouvé est très familier aux scientifiques qui étudient la Terre et les planètes rocheuses du système solaire : divers silicates (composés métal-silicium-oxygène) et d’autres minéraux présents dans la croûte et le manteau de la Terre, et peut-être du fer métallique comme celui présent dans les noyaux de Mercure et de la Terre.

Cette illustration est un croquis du disque de HD 144432 tel qu’il a été observé avec le VLTI. Les données sont cohérentes avec une structure de trois anneaux concentriques. Les espaces entre les anneaux indiquent généralement que de grosses planètes se forment en accumulant de la poussière et du gaz le long de leur orbite autour de l’étoile hôte. Les minéraux silicatés sont principalement présents sous forme de cristaux dans la zone chaude interne. Les observations VLTI ne permettent pas de contraindre le disque externe froid. © J. Varga et al. / MPIA

Interférométrie pour résoudre les détails minuscules

La récupération des résultats n’a été possible qu’avec des observations de très haute résolution, comme celles fournies par le VLTI.

En combinant les quatre télescopes VLT de 8,2 mètres de l’Observatoire Paranal de l’ESO, ils peuvent résoudre des détails comme si les astronomes utilisaient un télescope avec un miroir primaire de 200 mètres de diamètre.

En synthèse

Outre le système solaire, HD 144432 semble fournir un autre exemple de planètes se formant dans un environnement riche en fer. Les astronomes ne s’arrêteront pas là. « Nous avons encore quelques candidats prometteurs qui attendent que le VLTI jette un coup d’œil plus attentif », souligne van Boekel.

Dans des observations antérieures, l’équipe a découvert un certain nombre de disques autour de jeunes étoiles qui indiquent des configurations qui méritent d’être revisitées.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le système solaire primitif ?

Le système solaire primitif est l’état du système solaire tel qu’il était il y a environ 4,5 milliards d’années, peu après sa formation.

Qu’est-ce que l’interférométrie ?

L’interférométrie est une technique qui utilise l’interférence de deux ou plusieurs ondes pour obtenir des informations sur les ondes elles-mêmes ou sur le milieu à travers lequel elles se propagent.

Qu’est-ce que le VLTI ?

Le VLTI, ou Very Large Telescope Interferometer, est un système qui combine la lumière de plusieurs télescopes pour créer une résolution équivalente à celle d’un télescope beaucoup plus grand.

Qu’est-ce que HD 144432 ?

HD 144432 est une jeune étoile située à environ 500 années-lumière de la Terre. Elle est entourée d’un disque de poussière et de gaz où se forment des planètes.

Qu’est-ce que l’Observatoire Konkoly ?

L’Observatoire Konkoly est un observatoire astronomique situé à Budapest, en Hongrie. Il est l’un des plus anciens observatoires astronomiques du monde.

Références

Légende illustration principale : Concept d’artiste de la structure à trois anneaux dans le disque de formation des planètes autour de HD 144432. Les observations réalisées avec le Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l’Observatoire européen austral (ESO) ont révélé la présence de divers composés silicatés et potentiellement de fer, substances que l’on trouve également en grandes quantités dans les planètes rocheuses du système solaire. © Jenry

Article : « Mid-infrared evidence for iron-rich dust in the multi-ringed inner disk of HD 144432 » – DOI: 10.1051/0004-6361/202347535

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