Observer la naissance d'une planète

Pendant toute une nuit, une caméra infrarouge à haute résolution du télescope géant VLT au Chili a été dirigée vers un seul objet, bien que le temps d'observation soit très précieux à l'Observatoire européen austral (ESO) sur le mont Paranal. Gr?ce aux données recueillies par l'instrument appelé Naco, une équipe internationale dirigée par Sascha Quanz de l'ETH Zurich a pu confirmer l'hypothèse qu'elle avait émise précédemment : Une jeune planète gazeuse - qui ne devrait probablement pas être différente de notre Jupiter - est en orbite autour de l'étoile nommée HD 100546.

A l'échelle astronomique, HD 100546, ?gée de cinq à dix millions d'années, est considérée comme jeune et, avec une distance de "seulement" 335 années-lumière, elle fait partie de notre voisinage cosmique. Comme beaucoup de jeunes étoiles, elle est entourée d'un grand disque de gaz et de poussière. Dans la région extérieure de ce disque, la jeune planète se trouve environ 50 fois plus loin de son étoile mère que la Terre ne l'est du Soleil.

Un improbable scénario de dérapage

En 2013 déjà, l'équipe avait publié un premier travail de recherche dans lequel elle supposait l'existence de cette jeune planète. Mais à l'époque, les chercheurs discutaient encore d'une autre explication pour les données collectées : L'objet observé pourrait également être une planète géante, certes beaucoup plus grande, mais plus ancienne, qui se serait formée et aurait été éjectée plus loin dans le disque circumstellaire. "Nous ne pouvons toujours pas exclure totalement ce scénario", admet Sascha Quanz. "Mais il est beaucoup moins probable que notre explication selon laquelle il s'agirait d'une planète en formation".

Si l'objet s'était formé plus t?t, plus à l'intérieur, il aurait d? être éjecté exactement dans le plan du disque de gaz et de poussière, et ce au bon moment, comme les chercheurs ont pu l'observer maintenant. "Cela aurait été une très grande co?ncidence", explique Sascha Quanz. C'est pourquoi ils préfèrent l'interprétation la plus proche, qui est déjà suffisamment exotique dans ce cas. Sur la base des nouvelles observations, les chercheurs sont en outre certains que le signal mesuré ne peut pas provenir d'une source de fond. "La meilleure explication des propriétés observées est effectivement celle d'une planète naissante, nichée dans le disque autour de son étoile mère", conclut l'étude réalisée dans le cadre du P?le de recherche national "PlanetS" et qui est maintenant publiée dans la revue spécialisée "Astrophysical Journal".

Un laboratoire cosmique

La planète - appelée HD 100546 b - est le premier objet de ce type à être découvert à ce jour. "Elle nous fournit des données d'observation uniques sur le processus de formation d'une planète gazeuse géante", explique Sascha Quanz. Jusqu'à présent, on étudiait surtout de manière théorique ou à l'aide de simulations par ordinateur comment, où et quand les planètes géantes se forment dans les disques autour des jeunes étoiles. "Désormais, nous disposons d'un 'laboratoire' à partir duquel nous pouvons obtenir des informations empiriques", explique le chercheur de l'ETH.

D'autres astronomes ont certes trouvé entre-temps deux autres jeunes étoiles dont on pense qu'elles abritent de jeunes planètes géantes, mais ces objets semblent être à un stade de développement un peu plus avancé : Sur leurs orbites, ils ont déjà laissé de grands vides dans les disques dans lesquels ils sont enfouis. De tels vides sont absents dans l'environnement de HD 100546 b.

"Notre objet est toujours en train de se former et semble toujours être entouré de beaucoup de poussière et de gaz", explique Sascha Quanz. En plus du disque circumstellaire autour de l'étoile, il pourrait donc y avoir un disque circumplanétaire plus petit qui entoure la planète en formation.

Rayonnement thermique de grande portée

Sur la base des observations dans trois domaines de longueurs d'onde différents, les chercheurs ont pu déduire une première estimation de la température et de la taille de l'objet. D'après eux, il semble que la température moyenne d'une zone dont le diamètre correspond à sept diamètres de Jupiter dépasse les 600 degrés Celsius. Le fait que le rayonnement thermique provienne d'une zone aussi grande suggère que la source est une combinaison d'une jeune planète et d'un disque circumplanétaire. Des observations futures avec le radiotélescope Alma dans le désert d'Atacama au Chili devraient confirmer que la planète en formation est effectivement elle-même entourée d'un disque et fournir des indications sur sa masse et son étendue.

Et peut-être que HD 100546 apportera encore plus d'informations : sur la base d'observations antérieures de l'étoile, les astronomes supposent qu'une deuxième planète pourrait être en orbite autour d'elle. Elle serait environ cinq fois plus proche de l'étoile que la jeune planète actuellement détectée. Il est donc possible que les astronomes puissent même observer la formation de plusieurs planètes dans le même système. Cependant, l'existence de la deuxième planète intérieure doit encore être confirmée. Elle ne serait pas surprenante : beaucoup des presque 2000 exoplanètes découvertes jusqu'à présent font partie d'un système avec plusieurs planètes - comme notre système solaire.