Avec un soleil de plus de 4,5 milliards d'années, notre système solaire est considéré comme «d'âge moyen» et les photos de ce à quoi il aurait pu ressentir à ses balbutiements sont perdus dans le temps. Profitant d'un instrument d'optique adaptatif sophistiqué, une équipe d'astronomes de l'Université de l'Arizona a fait des observations qui révèlent des détails sans précédent sur les planètes lorsqu'ils sont très jeunes.
L'instrument, surnommé Magellan Adaptive Optics Xtreme, ou Magao-X, a observé deux jeunes planètes en orbite en orbite entre 70 ans, une très jeune étoile de 5 millions de personnes dans la constellation de Centaurus, 370 années-lumière de la Terre.
Publié dans Le journal astronomiqueles observations montrent pour la première fois des anneaux compacts de poussière entourant les «baby planètes», ce qui donnera probablement naissance aux lunes. L'équipe a également observé des changements surprenants dans la luminosité de la planète, des signes révélateurs de la jeunesse turbulente du système.
Avec un miroir déformable qui change rapidement sa forme, Magao-X corrige la distorsion atmosphérique d'une manière qui rappelle comment les écouteurs antibruit filtrent le bruit.
« Il s'agit d'une très grande percée dans la technologie », a déclaré Laird Close, professeur d'astronomie à Steward Observator, dans l'U de Collège des sciences, ajoutant que les images dépassent la résolution des télescopes spatiaux, y compris le télescope spatial Hubble de 2,4 mètres et le télescope spatial James Webb.
Associé au télescope Magellan de 6,5 mètres à l'Observatoire de Las Campanas au Chili, l'instrument fonctionne comme un «système d'optique adaptatif», ce qui signifie qu'il corrige la turbulence dans l'atmosphère qui entrave les observations astronomiques. En effet, le système élimine le « scintillement » des étoiles, permettant au télescope de faire des images rivalisant avec un télescope spatial optique.
« La forme de miroir se déplace à un taux comparable à l'ajustement d'une prescription de lunettes 2000 fois par seconde », a déclaré Close. « Parce que notre technologie supprime les perturbations de l'atmosphère, c'est un peu comme prendre un miroir de télescope de 6,5 mètres et le mettre dans l'espace en cliquant sur un bouton de la souris informatique.
« Ce niveau de résolution a révélé des fonctionnalités autour de ces planètes dans des détails incroyables », a-t-il ajouté. « Pour vous donner une idée de la résolution, imaginez-moi debout à Phoenix, et vous debout à Tucson. Avec Magao-X, vous seriez en mesure de voir si je tiens une pièce ou deux de quart de dollars à 125 miles de là. »
Les astronomes croient que pendant ses balbutiements, notre système solaire aurait pu ressembler à une version plus petite du système planétaire PSD 70. L'étoile est entourée d'un disque géant en forme de crêpe de gaz et de poussière. Curieusement, le disque est marqué par un grand écart sans poussière, faisant allusion aux planètes.
« Plusieurs planètes massives agissent un peu comme des balais ou des aspirateurs », a déclaré Close. « Ils dispersent essentiellement la poussière et éliminent le grand écart que nous observons dans ce grand grand disque de gaz et de poussière qui entoure l'étoile. »
Les planètes infantiles, appelées protoplanets, sont très rares, et les planètes PDS 70 B et C sont les seules planètes de ce type bien connues des astronomes sur 5 000 exoplanètes confirmées. Selon l'équipe de recherche.
Bien que les planètes de PSD 70 contiennent déjà plusieurs fois la masse de Jupiter, elles n'ont que 5 millions d'années – ce qui signifie qu'ils se développent toujours. Alors que les planètes tirent de la masse de leur «nuage de naissance», des «cascades» de l'hydrogène gazeuses y tombent, a expliqué Close.
Lorsque cela se produit, les planètes brillent dans ce que les astronomes appellent H-alpha, une longueur d'onde de lumière émise par l'hydrogène gazeux lorsqu'il est dans un certain état excité du chauffage de choc du gaz frappant la surface de la planète.
« Le ciblage de cette longueur d'onde spéciale de lumière permet à Magao-X de limiter efficacement le bruit et de distinguer les protoplanets et leurs caractéristiques environnantes ou leurs artefacts d'imagerie », a expliqué Close.
« Nous pouvons voir, pour la première fois, des anneaux de poussière entourant les protoplanets rendus visibles par la lumière des étoiles brillante qui se reflète », a ajouté Jialin Li, un doctorant en astronomie et co-auteur du journal.
Au cours des prochaines millions d'années, la poussière s'effondrera probablement pour former des lunes autour de chacune de ces jeunes planètes.
Les images pointues de Magao-X ont révélé la première observation des jeunes planètes changeant considérablement de luminosité. Les chercheurs ont vu l'une des planètes (PDS 70 B) s'estomper à un cinquième de sa luminosité d'origine sur trois ans, tandis que l'autre (PDS 70 C) a doublé de luminosité, a déclaré Close, expliquant que le changement rapide de la luminosité à H-alpha pourrait être dû à des changements dans la quantité d'hydrogène gazeux qui coule sur les planètes.
« Essentiellement, l'une des planètes a brusquement suivi un régime tandis que l'autre se régalait de l'hydrogène », a-t-il déclaré.
Pourtant, les scientifiques ne sont pas encore sûrs de ce qui provoque exactement des changements de tels dramatiques.
« Notre équipe continuera d'utiliser Magao-X pour rechercher plus de protoplanets autour d'autres jeunes stars », a déclaré Close. « Bien que la découverte de ces protoplanets soit juste au bord de ce qui est techniquement possible aujourd'hui, car la technologie s'améliore, nous devons découvrir plus de tels systèmes dans un avenir proche. »
« L'un de nos principaux objectifs est de démontrer à quel point ces observations peuvent être faites avec des télescopes sur le terrain », a déclaré Jared Mames, chercheur principal de Magao-X, un astronome associé à Steward Observator.
« Nous pouvons toujours construire des télescopes plus grands sur le sol que dans l'espace, et ce résultat montre à quel point il est important de construire la prochaine génération de télescopes encore plus grands et de les équiper d'instruments comme Magao-X. »
