À près de 370 années-lumière de la Terre, l’étoile PDS 70, encore très jeune, est entourée d’un disque circumstellaire riche en gaz et en poussière. Grâce aux observations réalisées par le réseau de radiotélescopes Alma au Chili, Myriam Benisty, de l’université du Chili et de l’université Grenoble-Alpes, ainsi que ses collègues, se sont penchés sur les phénomènes en cours dans ce disque, où deux exoplanètes sont en formation, accompagnées potentiellement d’exolunes.
Depuis deux décennies, les astrophysiciens ont identifié plusieurs milliers d’exoplanètes orbitant autour d’étoiles distantes. Ils peuvent désormais analyser leur masse, leur température et la composition de leur atmosphère, révélant des caractéristiques parfois inédites par rapport à notre Système solaire. De plus, des indices suggèrent l’existence d’une dizaine d’exolunes autour de certaines de ces exoplanètes. « Ces exoplanètes et ces exolunes se trouvent toutes autour d’étoiles matures qui ont perdu leur environnement de naissance », précise Myriam Benisty. Elle souligne également la diversité de ces systèmes planétaires, dont l’architecture et la nature des planètes restent encore mal comprises.
Les chercheurs s’interrogent sur l’impact des conditions initiales dans le disque protoplanétaire et des processus de formation des planètes sur cette diversité. Pour approfondir leurs connaissances, ils se concentrent sur des étoiles plus jeunes, encore entourées de leur disque de gaz et de poussière, un domaine d’expertise du radiotélescope Alma, qui offre une résolution exceptionnelle. Les sillons observés dans ces disques indiquent la présence de planètes en formation, qui accumulent le gaz en nettoyant leur trajectoire.
En 2018 et 2019, des astronomes utilisant le Very Large Telescope (VLT) ont identifié deux exoplanètes, PDS 70b et PDS 70c, à l’intérieur d’un large sillon dans le disque circumstellaire. Les masses de ces géantes gazeuses ne sont pas encore déterminées, mais elles sont estimées à moins de 10 fois celle de Jupiter pour garantir la stabilité du système. Elles se trouvent respectivement à 22 et 34 unités astronomiques de leur étoile, comparativement à Jupiter et Saturne, qui orbitent à 5 et 9,5 unités astronomiques du Soleil.
Des observations menées en 2019 avec Alma avaient déjà suggéré que PDS 70c était entourée d’un disque circumplanétaire, bien que la résolution ne permettait pas de le distinguer clairement. Grâce à des mes plus précises, les chercheurs ont confirmé l’existence de ce disque. Ces structures sont cruciales car elles favorisent la croissance de la planète en régulant la quantité de matière qui y est ajoutée. Dans le même temps, des poussières et des roches au sein du disque entrent en collision, formant des corps de plus en plus massifs, susceptibles de donner naissance à des exolunes.
Gros plan sur l’exoplanète PDS 70c et son disque circumplanétaire de gaz et de poussière.
© Alma (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Benisty et al.
Les chercheurs estiment que le diamètre du disque entourant PDS 70c est comparable à la distance entre le Soleil et la Terre, et sa masse représente au moins trois fois celle de la Lune. « Le système PDS 70 est vraiment unique, ajoute Myriam Benisty, et il nous permet d’étudier en direct les processus de formation des exoplanètes et des exolunes. Lors de prochaines études, nous allons caractériser les conditions physiques en jeu afin de tester et affiner nos modèles. »
Enfin, il est à noter que le système PDS 70 n’a pas encore révélé tous ses secrets. Les deux géantes gazeuses pourraient être en migration loin de leur étoile, selon un scénario connu sous le nom de « grand Tack », similaire à celui qui aurait affecté la paire Jupiter-Saturne dans notre Système solaire.
Source : Pour la Science
