Un disque protoplanétaire qui ne tourne pas rond

Des chercheurs du Laboratoire d’astrodynamique, d’astrophysique et d’aéronomie de Bordeaux (CNRS/Université Bordeaux 1) ont observé le disque de gaz et de poussières qui entoure une jeune étoile, avec l’interféromètre de l’Institut de radioastronomie millimétrique (1). L’orbite de ce disque, à partir duquel les planètes vont se former, est perturbée. Cette anomalie pourrait signifier que le disque, très jeune, est encore en cours de formation. Ces travaux sont à paraître dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Les étoiles se forment à partir d’un nuage de gaz et de poussière, dont la partie centrale s’effondre sur elle-même. Puis, à l’intérieur de la nébuleuse résiduelle, la matière se condense éventuellement en un disque qui va donner naissance aux planètes. Les chercheurs parlent de disque « protoplanétaire ».

Au Laboratoire d’astrodynamique, d’astrophysique et d’aéronomie de Bordeaux, les chercheurs ont observé le disque protoplanétaire gravitant autour d’AB Aurigae, une jeune étoile parmi les plus brillantes et les plus proches du Soleil dans sa catégorie (à environ 490 années lumière de la Terre).

Ils ont travaillé avec l’interféromètre de l’Institut de radioastronomie millimétrique^[1]/>. A partir du rayonnement thermique (dans le domaine millimétrique) émis par le disque protoplanétaire d’AB Aurigae, ils ont étudié sa structure, sa température, sa densité et sa vitesse. Ce disque n’est pas en rotation képlérienne, ce qui n’avait encore jamais été observé sur d’autres disques. Selon les lois établies par Kepler, le mouvement des planètes de notre système solaire se caractérise par une progression régulière sur leur orbite (la vitesse dépendant du rayon). Ces lois s’appliquent également aux disques protoplanétaires. Aussi, la rotation perturbée du disque d’AB Aurigae a-t-elle créé la surprise.  

Outre la vitesse irrégulière du disque, les chercheurs ont montré (grâce au rayonnement thermique des poussières et au rayonnement diffusé dans le proche infrarouge) que sa densité n’était pas homogène, mais formait une structure en spirale. En outre, la croissance des grains de poussière du disque par accrétion, étape préalable à la formation des planètes, semble moins avancée que dans la plupart des disques étudiés par ailleurs.

Quelle est l’origine des ces perturbations ? Le passage d’une étoile à proximité, la présence d’un compagnon de faible masse ou la jeunesse du disque ? Si d’autres observations venaient confirmer cette dernière hypothèse, les perturbations seraient dues au fait que le disque est encore en formation : la matière présente dans la nébuleuse continuerait à chuter vers le disque et le régime de rotation képlérienne n’aurait pas encore eu le temps de s’établir. Les chercheurs seraient alors en train d’observer les débuts de la formation d’un disque protoplanétaire, une formidable opportunité de mieux comprendre les mécanismes physiques qui président à la gestation des planètes.

Sur cette image, le fond en couleurs représente l’émission thermique de la poussière du disque protoplanétaire d’AB Aurigae : la matière n’est pas distribuée de manière homogène (partie annulaire à droite). Les courbes correspondent au gaz qui se déplace à la vitesse de l’étoile (en blanc), qui vient vers nous (en bleu) et qui s’éloigne (en rouge). A partir de l’analyse globale des vitesses, les astronomes concluent que la rotation n’est pas képlérienne. © CNRS/LA3B. Disponible à la photothèque du CNRS : [email protected]

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[1]/> Cet institut international est géré par le CNRS, la Max Planck Gesellschaft, en Allemagne, et l’Instituto Geographico Nacional, en Espagne. Son interféromètre, situé sur le Plateau de Bure dans les Alpes, est composé de 6 antennes de 15 m de diamètre. Il observe le ciel dans le domaine des ondes millimétriques.

Références :
Sub-arcsec imaging of the AB Aur molecular disk and envelope at millimetre wavelengths: a non Keplerian disk. V. Piétu, S. Guilloteau, A. Dutrey. A paraître dans Astronomy and Astrophysics.Consultable à l’adresse : Consulter le site web