Avec de nouveaux instruments, les astronomes remplissent toutes les pièces qui aident à expliquer comment les planètes se forment à partir de disques étendus de gaz et de poussière autour des étoiles nouveau-nés. Mais les astronomes ont trouvé un disque proto-planétaire qui refuse de grandir. Elle a 25 millions d'années et n'a toujours pas fait la transition pour former des planètes. Lee Hartmann est au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et l'auteur principal du document annonçant la découverte.
Écoutez l'interview: Disque planétaire qui refuse de grandir (6 Mo)
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Fraser Cain: Vous avez trouvé le plus ancien disque planétaire. Pouvez-vous me dire à quel point c'est inhabituel?
Lee Hartmann: Il s'agit du disque planétaire ou protoplanétaire le plus ancien. Le plus ancien que nous ayons trouvé auparavant avait quelque chose comme 10 millions d'années, donc c'est environ 2 à 2,5 fois plus vieux que tout ce que nous avons trouvé auparavant.
Fraser: Était-ce une grosse surprise de trouver quelque chose d'aussi vieux?
Hartmann: Oui, il semble que la moitié ou plus des étoiles ont une sorte de disque poussiéreux étendu avec quelque chose qui ferait des planètes. À un âge d'environ un million d'années. Et puis, d’environ 10 millions d’années, vous n’êtes plus qu’à 10% de toutes les étoiles, voire moins. Donc, trouver cette chose à deux fois l'âge était vraiment assez remarquable. Nous pensions que dans 20 millions d'années, nous serions vraiment tombés à zéro pour tout ce qui contiendrait encore de la poussière et qui ressemblerait beaucoup à un disque planétaire.
Fraser: Qu'est-ce qui pourrait maintenir le disque stable pendant si longtemps?
Hartmann: Ce n'est pas vraiment clair. Le système central dans ce cas est en fait une étoile binaire proche et il est donc possible - contrairement à une seule étoile dans notre système solaire - il y a deux étoiles de masse presque égales qui orbitent autour d'une orbite très proche et bien que quelque chose de la taille de quelque part entre l'orbite de Mercure et l'orbite de Vénus; quelque chose de cette taille. Cela pourrait être une sorte de barattage parce que chaque étoile a sa propre gravité, et en se déplaçant, elle pourrait remuer le disque et agiter les particules. Ce que nous pensons se produire pour faire des planètes, c'est que la poussière, les petits lapins de poussière, collent en quelque sorte électrostatiquement en petits morceaux et ensuite ils grossissent de plus en plus. Et ça fait des roches, et ensuite ça fait des choses qui ressemblent plus à des astéroïdes, et enfin des planètes. Et l'étape de formation de la planète est ce qui élimine vraiment toute cette poussière. Et donc ce processus est considéré comme très délicat et les choses se stabilisent sur des échelles de temps allant de plusieurs milliers à des millions d'années. Il est possible que si vous le remuez un peu, en gardant la particule en suspension, alors elles ne collent pas vraiment bien et ne suivent pas le reste du processus de formation planétaire comme la plupart des autres étoiles.
Fraser: Dans quelle mesure quelque chose comme ça serait-il courant? Puisque c'est le plus ancien qui a été trouvé, pensez-vous qu'il y en a d'autres à proximité, ou est-ce juste un coup de chance total?
Hartmann: Il est difficile d'imaginer qu'il n'y a qu'une seule de ces choses dans la galaxie, sans parler de l'Univers entier. Mais, cela doit être un événement très rare pour autant que nous pouvons dire. Nous pouvons voir de grands amas d'étoiles qui ont 30 millions d'années, 50 millions d'années, 100 millions d'années, et ils n'ont rien trouvé de tel dans plusieurs centaines, voire des milliers d'étoiles au total. C'est probablement 1 sur 1000, peut-être, ou quelque chose comme ça. C’est en quelque sorte ce que je suppose, mais c’est difficile à savoir. Nous n'avons pas suffisamment regardé ces choses. Nous n'avons pu le faire que très récemment. Le télescope spatial Spitzer a tellement plus de sensibilité que tout ce que nous avons pu faire auparavant. C'est juste des facteurs de centaines de milliers de fois que notre capacité à détecter des sources faibles comme celle-ci est. Nous faisons juste les premiers pas pour explorer ce qui se passe là-bas et dans notre propre quartier. Avec le télescope Spitzer, ils commencent à regarder certains de ces autres clusters, ils confirment que deux fois l'âge de ce système, moins de 1 sur 1000 est comme ça. C’est vraiment un système assez unique. Nous devons l'avoir attrapé dans certaines circonstances particulières.
Fraser: Pensez-vous que cela pourrait durer des millions et des millions d'années de plus. Est-ce encore un âge précoce pour cela?
Hartmann: C'est quelque chose que nous ne comprenons pas très bien. Et l'une des raisons d'étudier ces types de systèmes est que nous avons vraiment besoin de beaucoup d'aide pour comprendre la physique de cela. La physique de la façon dont les planètes se forment à partir de lapins de poussière pour commencer. C'est juste un processus tellement compliqué, et il y a toutes sortes de choses que nous ne comprenons pas vraiment, nous avons vraiment besoin d'avoir plus d'enquêtes sur ces choses. Je ne sais pas vraiment ce qui va se passer avec ce système. Mon opinion personnelle est que cela ne va probablement pas continuer et coaguler en planètes s'il ne l'a pas déjà fait. La théorie suggère qu'il existe une sorte de seuil que vous devez respecter. Vous devez avoir juste assez de choses pour y arriver, pour vraiment surmonter la tâche de créer des corps plus grands qui peuvent ensuite balayer toutes les petites poussières et nettoyer le disque. Si vous n'atteignez jamais ce seuil, vous pourriez ne jamais créer de planètes. Je suppose que cela pourrait juste s’éteindre et que certains grains de poussière seront soit soufflés, soit s’infiltreront lentement dans l’étoile et c’est la fin, mais nous ne comprenons pas vraiment.
Fraser: Des disques formant des planètes ont-ils déjà été vus autour de systèmes binaires?
Hartmann: Oui, si je peux juste me qualifier pour dire que nous supposons que ces disques font des planètes. Nous n'avons pas vraiment le pistolet fumant complet pour dire que ces disques poussiéreux font en fait des planètes. Je pense que c'est une très forte probabilité car nous voyons toute cette poussière distribuée autour de très jeunes étoiles et puis tout est parti. Nous savons que nous devons coaguler toute la poussière et obtenir les petites choses et les mettre dans de grandes choses pour faire des planètes. C'est donc l'hypothèse que nous faisons, mais je voulais juste dire que nous n'avons pas vraiment connecté les points sur cette question.
Fraser: D'accord, des disques ont-ils été vus autour de systèmes binaires comme celui-ci?
Hartmann: Oui, ils l'ont fait. Ce problème est que, fondamentalement, vous ne pouvez pas avoir le disque à la même orbite de taille que l'orbite binaire. L'autre étoile va simplement engloutir toute la poussière, ou l'évaporer ou la souffler. D'un autre côté, si vous avez un binaire très large, si vous avez quelque chose où l'autre étoile est très loin, vous pouvez avoir un disque bien à l'intérieur de ce binaire et il ne sait pas qu'il y a une autre étoile en orbite autour. Nous tournons autour du Soleil, et Jupiter est là-bas à plusieurs unités astronomiques, et cela ne fait que de petites perturbations sur l'orbite de la Terre. De même, vous pourriez avoir un système dans lequel les deux étoiles sont relativement proches et le disque est bien en dehors de la zone périphérique. Et donc, sur ce disque, on dirait presque qu'il n'y a qu'une seule étoile. Ce n'est pas exactement comme ça parce que les deux étoiles sont en orbite autour de sorte que la gravité l'agite un peu. Mais ce n'est pas si loin d'avoir un seul objet. Donc, tant que le disque est soit beaucoup plus gros que le binaire, soit plus petit que le binaire, ça va. Si le disque est beaucoup plus gros que le binaire, cependant, il peut être si ténu et si étendu qu'il ne coagule jamais vraiment efficacement en planètes. C’est quelque chose que nous pourrions prédire, mais ce n’est pas encore quelque chose que nous pouvons démontrer par observation.
Fraser: Avez-vous prévu des observations à ce sujet?
Hartmann: Ce que je pense que nous aimerions essayer de faire est d'obtenir des observations de longueur d'onde plus longues pour voir où se termine le disque, parce que dans cet ensemble d'observations, nous disons essentiellement qu'il y a un disque, mais nous ne savons pas comment c'est grand. La question est, y a-t-il quelque chose en dehors de ce système qui pourrait également perturber le disque. Ce pourrait même être un triple système pour tout ce que nous savons, avec un compagnon beaucoup plus large qui est de faible masse et que nous n'avons pas vu. Et cela pourrait vraiment être le barattage et empêcher le disque de laisser les planètes coaguler, au moins. Et puis l'autre chose que nous essayons de faire, c'est que nous essayons d'identifier d'autres systèmes comme celui-ci qui ont également 20 millions d'années, 30 millions d'années. Si nous pouvons trouver plus de ces choses, juste pour voir à quel point elles sont communes, et si elles sont toutes des binaires, ou ce qui est spécial à leur sujet qui leur permet de durer si longtemps. Fondamentalement, ce que nous essayons de faire, c'est de voir comment un disque se transforme en planètes, mais cela prend bien sûr des millions d'années, donc vous ne pouvez pas suivre cela - du moins, je ne peux pas le suivre. C’est comme prendre un instantané d’une population. Vous avez des personnes âgées, des jeunes et des bébés, etc. Et vous essayez de déduire comment se passe l'évolution de l'assemblage des différentes pièces. Et puis certaines personnes sont grosses, ou mieux nourries, et elles ont une culture différente ou autre, et vous essayez de voir quels effets différents ont sur la population à partir de cet instantané. Essayer de trouver d'autres systèmes qui ressemblent à ceci est une façon de faire l'expérience pour voir ce qui se passe si vous avez un binaire beaucoup plus large, ou ce qui se passe si c'est une étoile de masse différente au milieu. Nous ne pouvons pas vraiment faire l'expérience, mais si nous trouvons suffisamment de types d'objets différents comme celui-ci, alors la nature a fait l'expérience à différents endroits, et nous avons juste besoin de sortir et de la regarder.
Cette découverte a été initialement annoncée sur Space Magazine le 19 juillet 2005.
