Des chercheurs utilisant l’observatoire ALMA ont détecté de la vapeur d’eau dans le disque autour d’une jeune étoile, dans une région où des planètes sont susceptibles de se former. Cette découverte est cruciale car l’eau est vitale à la vie et joue un rôle crucial dans la formation des planètes. Les résultats révèlent une quantité importante d’eau, suggérant son impact potentiel sur la composition chimique des planètes émergentes. (Concept de l’artiste.) Crédit : Issues.fr.com
De la vapeur d’eau a été découverte dans un disque de formation de planètes autour d’une jeune étoile, révélant des conditions propices à la formation des planètes et des influences potentielles sur la composition des planètes.
Les chercheurs ont découvert de la vapeur d’eau dans le disque autour d’une jeune étoile, exactement à l’endroit où des planètes pourraient se former. L’eau est un ingrédient clé de la vie sur Terre et jouerait également un rôle important dans la formation des planètes. Pourtant, jusqu’à présent, nous n’avions jamais pu cartographier la façon dont l’eau est distribuée dans un disque stable et froid – le type de disque qui offre les conditions les plus favorables à la formation des planètes autour des étoiles. Les nouvelles découvertes ont été rendues possibles grâce au réseau Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA), dans lequel l’Observatoire européen austral (ESO) est partenaire.
Des observations étonnantes avec ALMA
« Je n’aurais jamais imaginé que nous pourrions capturer une image d’océans de vapeur d’eau dans la même région où une planète est susceptible de se former », déclare Stefano Facchini, astronome à l’Université de Milan, en Italie, qui a dirigé l’étude publiée le 29 février. dans Astronomie naturelle. Les observations révèlent au moins trois fois plus d’eau que dans tous les océans de la Terre dans le disque interne de la jeune étoile semblable au Soleil HL Tauri, située à 450 années-lumière de la Terre dans la constellation du Taureau.
Les astronomes ont découvert de la vapeur d’eau dans un disque autour d’une jeune étoile, exactement à l’endroit où des planètes pourraient se former. Sur cette image, les nouvelles observations du Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dont l’ESO est partenaire, montrent la vapeur d’eau dans des tons de bleu. Près du centre du disque, là où vit la jeune étoile, l’environnement est plus chaud et le gaz plus brillant. Les anneaux de couleur rouge sont des observations antérieures d’ALMA montrant la répartition de la poussière autour de l’étoile. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Facchini et coll.
« Il est vraiment remarquable que nous puissions non seulement détecter mais également capturer des images détaillées et résoudre spatialement la vapeur d’eau à une distance de 450 années-lumière de nous », ajoute le co-auteur Leonardo Testi, astronome à l’Université de Bologne, en Italie. Les observations « résolues spatialement » avec ALMA permettent aux astronomes de déterminer la répartition de l’eau dans différentes régions du disque. « Participer à une découverte aussi importante dans le disque emblématique HL Tauri était au-delà de ce à quoi je m’attendais pour ma première expérience de recherche en astronomie », ajoute Mathieu Vander Donckt de l’Université de Liège, Belgique, qui était étudiant en master lorsqu’il a participé. dans la recherche.
Le disque protoplanétaire de HL Tauri d’ALMA. Un soi-disant « disques ALMA » observés en lumière infrarouge autour d’étoiles lointaines. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NSF
Le rôle de l’eau dans la formation des planètes
Une quantité importante d’eau a été trouvée dans la région où existe une lacune connue dans le disque HL Tauri. Des espaces en forme d’anneau sont creusés dans des disques riches en gaz et en poussière par les jeunes corps ressemblant à des planètes en orbite au fur et à mesure qu’ils rassemblent de la matière et grandissent. « Nos images récentes révèlent une quantité substantielle de vapeur d’eau à différentes distances de l’étoile, y compris un espace où une planète pourrait potentiellement se former à l’heure actuelle », explique Facchini. Cela suggère que cette vapeur d’eau pourrait affecter la composition chimique des planètes qui se forment dans ces régions.
Cette image montre la région dans laquelle se trouve HL Tauri. HL Tauri fait partie de l’une des régions de formation d’étoiles les plus proches de la Terre et on trouve de nombreuses jeunes étoiles, ainsi que des nuages de poussière, à proximité. Cette image a été créée à partir d’images faisant partie du Digitized Sky Survey 2. Crédit : ESO/Digitized Sky Survey 2
Observer l’eau avec un télescope au sol n’est pas une mince affaire, car l’abondance de vapeur d’eau dans l’atmosphère terrestre dégrade les signaux astronomiques. ALMA, exploité par l’ESO en collaboration avec ses partenaires internationaux, est un ensemble de télescopes situés dans le désert chilien d’Atacama, à environ 5 000 mètres d’altitude, construits dans un environnement élevé et sec spécifiquement pour minimiser cette dégradation, offrant ainsi des conditions d’observation exceptionnelles. « À ce jour, ALMA est la seule installation capable de résoudre spatialement l’eau dans un disque froid formant une planète », explique le co-auteur Wouter Vlemmings, professeur à Université de technologie Chalmers en Suède.(1)
Cette vidéo vous emmène à l’emplacement de HL Tauri dans la constellation du Taureau, à 450 années-lumière de la Terre. Le début de la séquence montre une vue large, incluant les amas d’étoiles des Pléiades et des Hyades à l’œil nu. Il effectue ensuite un zoom sur une image en lumière visible très détaillée provenant du NASA/ESA Le télescope spatial Hubble et se termine par les observations ALMA de la vapeur d’eau dans le disque HL Tauri. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/N. Risinger (skysurvey.org). Musique : Astral électronique
Implications pour les recherches futures
« C’est vraiment passionnant d’observer directement, sur une image, des molécules d’eau libérées par des particules de poussière glacée », déclare Elizabeth Humphreys, astronome à l’ESO qui a également participé à l’étude. Les grains de poussière qui composent un disque sont les graines de la formation des planètes, entrant en collision et s’agglutinant en corps toujours plus grands en orbite autour de l’étoile. Les astronomes pensent que là où il fait suffisamment froid pour que l’eau gèle sur les particules de poussière, les éléments se collent plus efficacement – un endroit idéal pour la formation des planètes. « Nos résultats montrent comment la présence d’eau peut influencer le développement d’un système planétaire, tout comme elle l’a fait il y a 4,5 milliards d’années dans notre propre système solaire », ajoute Facchini.
Avec les mises à niveau d’ALMA et la mise en service du télescope extrêmement grand (ELT) de l’ESO au cours de la décennie, la formation des planètes et le rôle que l’eau y joue deviendront plus clairs que jamais. En particulier, METIS, l’imageur et spectrographe ELT dans l’infrarouge moyen, offrira aux astronomes des vues inégalées des régions intérieures des disques de formation des planètes, où se forment des planètes comme la Terre.
HL Tauri est une jeune star entourée d’un remarquable disque poussiéreux. Il est situé dans la célèbre constellation du Taureau (Le Taureau) montrée sur cette image, à proximité des amas d’étoiles des Pléiades et des Hyades à l’œil nu. Cette étoile est trop faible pour être vue avec de petits télescopes. Crédit : ESO, IAU et Sky & Telescope
Remarques
- Les nouvelles observations ont utilisé les récepteurs Band 5 et Band 7 d’ALMA. Les bandes 5 et 7 étaient des développements européens, respectivement chez Chalmers/NOVA (Netherlands Research School for Astronomy) et IRAM (Institut de radioastronomie millimétrique), avec la participation de l’ESO. La bande 5 a étendu ALMA à une nouvelle gamme de fréquences spécifiquement destinée à la détection et à l’imagerie de l’eau dans l’univers local. Dans cette étude, l’équipe a observé trois raies spectrales de l’eau sur les deux gammes de fréquences du récepteur pour cartographier les gaz à différentes températures à l’intérieur du disque.
L’équipe est composée de S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italie), L. Testi (Dipartimento di Fisica e Astronomia « Augusto Righi », Università di Bologna, Italie), E. Humphreys (Observatoire européen austral). , Allemagne, Joint ALMA Observatory, Chili ; European Southern Observatory Vitacura, Chili), M. Vander Donckt (Institut de recherche en sciences, technologies et astrophysique (STAR), Université de Liège, Belgique), A. Isella (Département de physique et d’astronomie , Rice University, USA (Rice)), R. Wrzosek (Rice), A. Baudry (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Univ. de Bordeaux, CNRS, France), MD Gray (Institut National de Recherche Astronomique de Thaïlande, Thaïlande) , AMS Richards (JBCA, Université de Manchester, Royaume-Uni), W. Vlemmings (Département Espace, Terre et Environnement, Université de technologie Chalmers, Suède).
