Nous savons désormais que la formation de systèmes planétaires autour des étoiles est plutôt la règle que l'exception dans la Voie lactée. Mais cette formation recèle encore bien des mystères que l'on tente de percer avec des instruments de plus en plus performants. C'est ce qu'a entrepris de faire une équipe de chercheurs, étudiant comme jamais des disques protoplanétaires autour de 86 étoiles proches du Système solaire dans notre Galaxie.
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Lorsque le philosophe Kant et le mathématicienmathématicien et astronomeastronome Laplace ont proposé leur théorie de l'origine du Système solaire, ils se basaient bien sûr sur la physique de Newton mais ne disposaient que de rares données d'observations, essentiellement au fait que les planètes tournent toutes autour du Soleil dans le même sens et dans des plans orbitaux très voisins. Cela suggérait une origine commune, celle d'un nuagenuage de matière en rotation s'effondrant gravitationnellement.
En effet, il devait exister une force centrifugeforce centrifuge perpendiculaire à l'axe de rotation du nuage et s'opposant à sa contraction gravitationnelle selon cette direction mais pas selon l'axe de rotation. Le résultat final devait donc être un disque de matière entourant le jeune Soleil et dans lequel des planètes se formaient, un disque protoplanétaire donc.
Depuis moins de 40 ans, les progrès concernant ce scénario, théoriques et observationnels, ont été de plus en plus rapides et profonds au point qu'on l'a transposé aux exoplanètesexoplanètes et que des télescopestélescopes dans l'espace, comme HubbleHubble mais aussi comme Spitzer, ont montré la présence de disques autour d'étoilesétoiles en cours de formation dans des nurseries stellaires, notamment dans la nébuleuse d’Orion.
Sean Raymond, astrophysicien au Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux, nous parle de la formation du Système solaire selon le scénario standard par accrétion de planétésimaux donnant des embryons planétaires. © Ideas in Science
Trois régions de formation d'étoiles proches du Soleil
Plus récemment, des instruments au sol comme l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) ont apporté leurs contributions. Les études conduites tout en confirmant le scénario de Kant et Laplace dans les grandes lignes en le voyant à l'œuvre sous nos yeuxyeux dans la Voie lactéeVoie lactée, ont aussi montré une certaine diversité dans les structures des disques qui sont autant de moyens de faire des expériences en quelque sorte pour étudier l'effet de la variation de certaines conditions sur la formation planétaire, et donc mieux comprendre comment elle se fait ailleurs et comment elle s'est faite dans le Système solaire.
Aujourd'hui, un communiqué de l'Observatoire européen austral (ESOESO) fait état de la publication dans le journal Astronomy & Astrophysics de travaux menés par des astrophysiciensastrophysiciens de plus de 10 pays à l'aide du Very Large TelescopeVery Large Telescope (VLT) au Chili et de l'instrument Sphere (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) qui l'équipe. Ces travaux ont porté sur 86 jeunes étoiles dans trois régions de formation d'étoiles proches du Soleil, à savoir Le Taureau et Chamaeleon I, toutes deux situées à environ 600 années-lumièreannées-lumière, et dans la nébuleuse d'Orionnébuleuse d'Orion à environ 1 600 années-lumière de la Terre.
Un résumé de la découverte faite avec le VLT. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © European Southern Observatory (ESO)
Sphere permet de corriger les effets de la turbulenceturbulence de l'airair qui ne permet d'ordinaire pas à un télescope de faire des observations au niveau de son pouvoir de résolutionrésolution théorique au moyen de l'optique adaptative. Elle offre ainsi la possibilité de révéler des détails inédits d'objets. L'instrument X-shooter équipant aussi le VLT a permis aux chercheurs de déterminer la jeunesse et la massemasse des étoiles dans les pouponnières étudiées alors qu'Alma a fourni des informations sur la quantité de poussière qui entoure certaines de ces étoiles.
L'une des plus grandes études jamais réalisées sur les disques protoplanétaires
Au final, comme l'explique le communiqué de l'ESO, les données collectées représentent l'une des plus grandes études jamais réalisées sur les disques protoplanétairesdisques protoplanétaires et contribuent donc à comprendre l'origine de la noosphère s'étant développée sur la Terre dans l'UniversUnivers et qui tourne maintenant le regard d'yeux toujours plus sophistiqués vers ses racines cosmiques, pour savoir si elle est seule ou pas dans le cosmos.
Plusieurs des astrophysiciens impliqués dans ce travail s'expriment dans ce communiqué. Ainsi, Christian Ginski, maître de conférencesmaître 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, explique qu'« il s'agit d'un véritable changement dans notre domaine d'étude. Nous sommes passés de l'étude intensive de systèmes stellairessystèmes stellaires individuels à cette vaste vue d'ensemble de régions entières de formation d'étoiles ».
En ce qui concerne les disques protoplanétaires imagés, Ginski ajoute que « certains de ces disques présentent d'immenses bras en spirale, probablement animés par le ballet complexe des planètes en orbiteorbite » et son collègue Antonio Garufi, astronome à l'Observatoire d'astrophysiqueastrophysique d'Arcetri, de l'Institut national italien d'astrophysique (Inaf), précise que « 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 ».
Le communiqué de l'ESO raconte que, finalement, « l'équipe a pu tirer plusieurs enseignements de l'ensemble des données. Par exemple, dans Orion, les astrophysiciens 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 GalaxieGalaxie 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 ».
On en saura plus dans un futur proche quand l'Extremely Large TelescopeExtremely Large Telescope (ELT) de l'ESO aura vu sa première lumière et qu'il aura commencé à être à disposition des astronomes.
