L’image du jour : La formation des planètes (vidéo) By Jack35
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le.cricket Admin
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Sujet: L’image du jour : La formation des planètes (vidéo) By Jack35 Sam 15 Déc - 9:18
L’image du jour : La formation des planètes (vidéo)
Les astronomes ont déjà répertorié près de 4 000 exoplanètes en orbite autour d’étoiles lointaines.
Bien que nous ayons beaucoup appris sur ces mondes retrouvés, il y a encore beaucoup de choses que nous ne connaissons pas sur les étapes de la formation des planètes et les recettes cosmiques précises qui engendrent le vaste éventail de corps planétaires déjà découverts, y compris les soi-disant Jupiters des mondes rocheux, des planètes naines glacées et, espérons-le bientôt, des analogues lointains de la Terre. Pour aider à répondre à ces questions intrigantes sur la naissance des planètes, une équipe d’astronomes utilisant l’Atacama Large Millimeter / Submilleter Metre Array (ALMA) a mené l’un des sondages les plus profonds jamais réalisés sur les disques protoplanétaires, les ceintures de poussière formant la planète autour des étoiles jeunes. Connu sous le nom de projet de sous-structures de disques à haute résolution angulaire (DSHARP), Ce vaste programme d’ALMA a produit des images étonnantes et haute résolution de 20 disques protoplanétaires à proximité et a permis aux astronomes de mieux comprendre la variété de leurs caractéristiques et la vitesse à laquelle les planètes peuvent émerger. Selon les chercheurs, l’interprétation la plus convaincante de ces observations est que les grandes planètes, dont la taille et la composition sont semblables à celles de Neptune ou de Saturne, se forment rapidement, beaucoup plus rapidement que ne le suggèrent la théorie actuelle.
Photo : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Andrews et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Ils ont également tendance à se former dans les confins de leur système solaire à des distances énormes de leurs étoiles hôtes. Une telle formation précoce pourrait également aider à expliquer comment des mondes rocheux, de la taille de la Terre, peuvent évoluer et grandir, survivant à leur adolescence présumée autodestructrice. Les principaux modèles de formation de la planète soutiennent que les planètes naissent de l’accumulation progressive de poussière et de gaz à l’intérieur d’un disque protoplanétaire, en commençant par des grains de poussière qui se fusionnent pour former des roches de plus en plus grosses, jusqu’à ce que des astéroïdes, des planètes et des planètes émergent. Ce processus hiérarchique devrait prendre plusieurs millions d’années, ce qui donne à penser que son impact sur les disques protoplanétaires serait plus répandu dans les systèmes plus anciens et plus matures.
Ensemble des disques protoplanétaires imagés par ALMA dans le cadre du Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP). Crédits : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Andrews et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Des preuves de plus en plus nombreuses indiquent toutefois que ce n’est pas toujours le cas. Les premières observations d’ALMA sur de jeunes disques protoplanétaires, vieux d’un million d’années à peine, révèlent des structures étonnantes et surprenantes, notamment des anneaux et des brèches bien visibles, qui semblent être les marques distinctives des planètes. Les astronomes ont d’abord été prudents pour attribuer ces caractéristiques aux actions des planètes, car d’autres processus naturels pourraient être en jeu. Étant donné que l’échantillon était si petit, il était impossible de tirer des conclusions globales. Il aurait pu être que les astronomes observaient des systèmes atypiques.
Davantage d’observations sur une variété de disques protoplanétaires étaient nécessaires pour déterminer la cause la plus probable des caractéristiques observées. La campagne DSHARP a été conçue précisément pour cela en étudiant la distribution relativement petite des particules de poussière autour de 20 disques protoplanétaires à proximité. Ces particules de poussière brillent naturellement sous une lumière millimétrique, ce qui permet à ALMA de cartographier avec précision la distribution de la densité de petites particules solides autour des jeunes étoiles En fonction de la distance de l’étoile à la Terre, ALMA a pu distinguer des caractéristiques aussi petites que quelques unités astronomiques (une unité astronomique est la distance moyenne de la Terre au Soleil – environ 150 millions de kilomètres, ce qui est une échelle utile pour mesurer les distances à l’échelle des systèmes en étoile). En utilisant ces observations, les chercheurs ont été en mesure d’imager une population entière de disques protoplanétaires à proximité et d’étudier leurs caractéristiques à l’échelle de l’UA.
Les modèles de formation planétaire actuels impliquent tous l’existence préliminaire d’un disque protoplanétaire autour de l’étoile hôte. Il est essentiel de pouvoir étudier ces disques et leur structure pour mieux comprendre la dynamique de la formation des planètes. Crédits NASA/FUSE/Lynette Cook
Les chercheurs ont découvert que de nombreuses sous-structures – espaces concentriques, anneaux étroits – sont communes à presque tous les disques, tandis que des motifs en spirale à grande échelle et des caractéristiques en forme d’arc sont également présents dans certains cas. De plus, les disques et les trous sont présents à une large gamme de distances de leurs étoiles hôtes, de quelques UA à plus de 100 UA, soit plus de trois fois la distance de Neptune à notre Soleil. Ces caractéristiques, ce qui pourrait être l’empreinte de grandes planètes, peut expliquer comment des planètes rocheuses ressemblant à la Terre sont capables de se former et de se développer.
Quatre des vingt disques composant l’étude à haute résolution d’ALMA sur les disques protoplanétaires à proximité. – AS 209 est une étoile hébergeant un disque vieux d’un million d’années, situé à environ 400 années-lumière de la Terre. L’image d’ALMA montre une série très serrée d’anneaux poussiéreux dans son disque interne, et deux bandes minces de poussière supplémentaires très loin de l’étoile centrale. – HD 143006 a environ 5 millions d’années et réside à 540 années-lumière de la Terre. Cette étoile héberge un disque qui montre de grands écarts entre des pistes poussiéreuses qui délimitent les parties interne et externe du disque. Sur la partie inférieure gauche de l’anneau externe, on peut voir une région en forme d’arc dense, annonçant éventuellement une concentration de matière à l’endroit où des comètes ou d’autres corps glacés se forment. – ALMA révèle de larges bras spiraux dans le disque de poussière en orbite autour de IM Lup, une jeune étoile située à environ 515 années-lumière de la Terre. Ces schémas peuvent être le résultat d’un compagnon planétaire invisible qui perturbe le disque, ou d’une instabilité globale de la structure du disque semblable à celle des galaxies spirales comme la Voie lactée. – AS 205 est un système à plusieurs étoiles, chaque étoile possédant son propre disque poussiéreux. Comme la plupart des étoiles de la Voie lactée sont des multiples, cette observation fournit des indices sur le potentiel des planètes dans de tels systèmes. Ce dernier système est situé à environ 420 années-lumière de la Terre. Crédits : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) S. Andrews et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Pendant des décennies, les astronomes ont été perplexes devant un obstacle majeur dans la théorie de la formation des planètes: une fois que les planétésimaux atteignent une certaine taille – environ un kilomètre correspond à leur diamètre – la dynamique d’un disque protoplanétaire lisse les inciterait à tomber sur leur étoile hôte sans jamais acquérir la masse nécessaire pour former des planètes comme Mars, Vénus et la Terre. Les épais anneaux de poussière que nous voyons maintenant avec ALMA constitueraient un refuge sûr pour les mondes rocheux à maturité.
Leurs densités plus élevées et la concentration de particules de poussière créeraient des perturbations dans le disque, formant des zones où les planétésimaux auraient plus de temps pour se développer en planètes à part entière.
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