Une étude dirigée par Jenny Frediani à l'Université de Stockholm a révélé un disque de formation de planète avec une composition chimique étonnamment inhabituelle: une abondance de dioxyde de carbone inattendue (CO (CO2) Dans les régions où les planètes en forme de terre peuvent se former un jour.
La découverte, faite à l'aide du télescope spatial James Webb (JWST), remet en question les hypothèses de longue date sur la chimie des lieux de naissance planétaires. L'étude est publiée dans Astronomie et astrophysique.
« Contrairement à la plupart des disques de formation de planète à proximité, où la vapeur d'eau domine les régions intérieures, ce disque est étonnamment riche en dioxyde de carbone », explique Jenny Frediani, Ph.D. Étudiant au Département d'astronomie de l'Université de Stockholm.
« En fait, l'eau est si rare dans ce système qu'elle est à peine détectable – un contraste spectaculaire avec ce que nous observons généralement. »
Une étoile nouvellement formée est initialement profondément ancrée dans le nuage de gaz à partir duquel il a été formé et crée un disque autour de lui-même où les planètes peuvent à leur tour se former. Dans les modèles conventionnels de la formation de la planète, des galets riches en glace d'eau dérivent du disque extérieur froid vers les régions intérieures plus chaudes, où la hausse des températures provoque la sublimation des ICE.
Ce processus se traduit généralement par de fortes signatures de vapeur d'eau dans les zones intérieures du disque. Cependant, dans ce cas, le spectre JWST / MiRI montre une signature de dioxyde de carbone déroutant à la place.
« Cela remet en question les modèles actuels de chimie et d'évolution du disque, car les niveaux élevés de dioxyde de carbone par rapport à l'eau ne peuvent pas être facilement expliqués par les processus d'évolution du disque standard », explique Frediani.
Arjan Bik, chercheur du Département d'astronomie de l'Université de Stockholm, ajoute: « Une telle abondance de dioxyde de carbone dans la zone de formation de la planète est inattendue. Elle indique la possibilité que les étoiles massives ultra-accélérées intenses – soit à partir de l'étoile hôte ou des étoiles massives voisins – est résumé de la chimie du disk. »
Les chercheurs ont également détecté des variantes isotopiques rares de dioxyde de carbone, enrichies en carbone-13 ou en isotopes d'oxygène 17O et 18O, clairement visible dans les données JWST. Ces isotopologues pourraient offrir des indices essentiels sur des questions de longue date sur les empreintes digitales isotopiques inhabituelles trouvées dans les météorites et les comètes – des certes de la formation de notre propre système solaire.
Ce co2-La disque riche a été trouvé dans la région massive de formation d'étoiles NGC 6357, située à environ 1,7 kiloparsecs (à environ 53 billions de kilomètres). La découverte a été faite par la collaboration Extreme Ultraviolet Environments (XUE), qui se concentre sur l'impact intense des champs de rayonnement.
Maria-Claudia Ramirez-Tannus du Max Planck Institute for Astronomy à Heidelberg et responsable de la collaboration Xue, dit que c'est une découverte passionnante. « Il révèle à quel point les environnements de rayonnement extrêmes – communs dans les régions massives de formation d'étoiles – peuvent modifier les éléments constitutifs des planètes. Étant donné que la plupart des étoiles et probablement la plupart des planètes se forment dans de telles régions, la compréhension de ces effets est essentielle pour saisir la diversité des atmosphères planétaires et leur potentiel d'habitabilité. »
Grâce à l'instrument MiRI de JWST, les astronomes peuvent désormais observer des disques éloignés et enroulés de poussière avec des détails sans précédent sur les longueurs d'onde infrarouges – fournissant des informations critiques sur les conditions physiques et chimiques qui régissent la formation de la planète.
En comparant ces environnements intenses avec des régions plus silencieuses et plus isolées, les chercheurs découvrent la diversité environnementale qui façonne les systèmes planétaires émergents.
Les astronomes de l'Université de Stockholm et des Chalmers ont aidé à développer l'instrument Miri, qui est une caméra et un spectrographe qui observe le rayonnement infrarouge de la longueur d'onde moyenne à longue de 5 microns à 28 microns. Il a également des coronagraphes, spécialement conçus pour observer les exoplanètes.
