Les astronomes utilisant le grand tableau des grands millimètres / submillimètres (ALMA) ont fait l'image la plus haute résolution à ce jour, révélant de nouvelles perspectives sur l'architecture inhabituelle et mystérieuse du disque de débris encerclant Fomalhaut, l'une des étoiles les plus brillantes et les plus bien touchées de notre quartier cosmique.
Les disques de débris sont de vastes ceintures de poussière et de corps rocheux, similaires à la ceinture d'astéroïdes de notre système solaire, mais beaucoup plus grand. La déséquilibre (ou l'excentricité) du disque de Fomalhaut a fasciné les astronomes depuis près de deux décennies.
Une équipe de recherche internationale, dirigée par des astronomes du Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian et Johns Hopkins University, a publié deux articles analysant ces nouvelles observations en Le journal astrophysique et Les lettres de journal astrrophysique. Ils ont maintenant constaté que le disque de Fomalhaut n'est pas seulement excentrique – son excentricité change avec la distance de l'étoile.
Contrairement aux modèles précédents en supposant une excentricité uniforme ou « fixe », leur nouveau modèle axé sur les données montre que la forme du disque devient moins étirée (ou moins excentrique), plus un segment est plus étendu de Fomalhaut. Cette morphologie est connue comme un gradient d'excentricité négatif. Vous pouvez imaginer les décalages entre l'étoile et le centre de l'anneau, un peu comme les anneaux de Saturne, si Saturne n'était pas bien assis au milieu.
« Nos observations montrent, pour la première fois, que l'excentricité du disque n'est pas constante », a déclaré l'auteur principal de l'un des journaux, Joshua Bennett Lovell, boursier de submillimétrique au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. « Il tombe régulièrement avec la distance, une conclusion qui n'a jamais été démontrée de manière concluante dans un disque de débris. » Lovell est également ambassadeur d'ALMA au North Astronomy Observatory ALMA Science Center de l'Observatoire national de la National Science Foundation.
En utilisant des images Alma haute résolution à des longueurs d'onde de 1,3 mm, l'équipe a installé une nouvelle configuration de modèle aux données, celle qui explique le rayon, la largeur et les asymétries du disque, avec un modèle de cycle excentrique qui peut modifier son excentricité avec la distance de l'étoile. Le modèle le mieux adapté a souligné une forte baisse de l'excentricité avec la distance, comme prévu par les théories dynamiques de la façon dont les planètes peuvent façonner les disques de débris, mais ils n'ont pas encore été vus n'importe où dans l'univers.
Ce gradient négatif offre des indices sur les planètes cachées, actuellement invisibles par les astronomes, en orbiteuse fomalhaut. Le nouveau modèle suggère qu'une planète massive en orbite à l'intérieur du disque de Fomalhaut peut avoir sculpté son profil d'excentricité au début de l'histoire du système extrasolaire. La forme inhabituelle du disque de débris peut s'être formée dans la jeunesse du système, pendant la phase du disque protoplanétaire, et est restée ainsi depuis plus de 400 millions d'années, grâce à la poussée et à l'attraction continues de cette planète.
Dans le deuxième article, dirigé par l'étudiant diplômé Jay Chittidi à l'Université Johns Hopkins, l'équipe a épuisé la possibilité que l'excentricité de l'anneau soit fixée avec la distance de l'étoile. « Bien que le changement de luminosité du côté péricentrique du disque, le plus proche de l'étoile, du côté apocentre, le plus éloigné de l'étoile, entre les données JWST et Alma était attendue, les changements précis que nous avons mesurés dans la luminosité du disque et la largeur de la bague ne pouvaient pas être expliqués par les anciens modèles », a déclaré Chittidi.
« En termes simples: nous n'avons pas pu trouver de modèle avec une excentricité fixe qui pourrait expliquer ces caractéristiques particulières sur le disque de Fomalhaut. En comparant les anciens et nouveaux modèles, nous sommes maintenant en mesure de mieux interpréter ce disque et de reconstruire l'histoire et l'état actuel de ce système dynamique. »
Les chercheurs espèrent que ce nouveau modèle sera ensuite testé avec plus d'observations d'ALMA, qui ont été récemment approuvées « , et j'espère que nous trouverons de nouveaux indices qui nous aideront à découvrir cette planète », ajoute Lovell. L'équipe a partagé le code du modèle d'excentricité développé pour cette recherche précédente pour permettre à d'autres astronomes de l'appliquer à des systèmes similaires.
