Il s'agit d'une vue d'artiste d'une jeune étoile entourée d'un disque de gaz et de poussière. Une équipe internationale d'astronomes a utilisé le télescope spatial James Webb de la NASA pour étudier le disque autour d'une étoile jeune et de très faible masse connue sous le nom d'ISO-ChaI 147. Les résultats révèlent la chimie des hydrocarbures la plus riche jamais vue dans un disque protoplanétaire. Crédit : NASA/JPL-Caltech
En utilisant le Télescope spatial James Webbles scientifiques ont découvert une riche variété de molécules de carbone dans un disque protoplanétaire autour d'une étoile de faible masse, suggérant un type unique d'environnement de formation de planètes qui pourrait conduire à la création de planètes pauvres en carbone.
Une équipe internationale d'astronomes a étudié le disque de gaz et de poussière autour d'une jeune étoile de très faible masse en utilisant NASALe télescope spatial James Webb (JWST) de . Les résultats révèlent le plus grand nombre de molécules contenant du carbone observé à ce jour dans un tel disque. Ces découvertes ont des implications sur la composition potentielle des planètes qui pourraient se former autour de cette étoile.
Implications pour la formation des planètes
Les planètes rocheuses sont plus susceptibles que les géantes gazeuses de se former autour d’étoiles de faible masse, ce qui en fait les planètes les plus communes autour des étoiles les plus communes de notre galaxie. On sait peu de choses sur la chimie de ces mondes, qui peuvent être similaires ou très différents de la Terre. En étudiant les disques à partir desquels se forment ces planètes, les astronomes espèrent mieux comprendre le processus de formation des planètes et la composition des planètes qui en résultent.
Les disques formant des planètes autour d’étoiles de très faible masse sont difficiles à étudier car ils sont plus petits et plus faibles que les disques autour d’étoiles de masse élevée. Un programme appelé MIRI (Mid-Infrared Instrument) Mid-INfrared Disk Survey (MINDS) vise à utiliser les capacités uniques de Webb pour établir un pont entre l'inventaire chimique des disques et les propriétés des exoplanètes.
« Webb a une meilleure sensibilité et une meilleure résolution spectrale que les précédents télescopes spatiaux infrarouges », a expliqué l'auteur principal Aditya Arabhavi de l'Université de Groningen aux Pays-Bas. « Ces observations ne sont pas possibles depuis la Terre, car les émissions du disque sont bloquées par notre atmosphère. »
Le spectre de l'étoile ISO-ChaI 147 révélé par le MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope spatial James Webb de la NASA montre la chimie des hydrocarbures la plus riche observée à ce jour dans un disque protoplanétaire, composé de 13 molécules carbonées. Cela inclut la première détection extrasolaire d’éthane (C2H6). L’équipe a également réussi à détecter l’éthylène (C2H4), le propyne (C3H4) et le radical méthyle CH3, pour la première fois dans un disque protoplanétaire. Crédit : NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)
Découvertes révolutionnaires en chimie exoplanétaire
Dans une nouvelle étude, cette équipe a exploré la région autour d’une étoile de très faible masse connue sous le nom d’ISO-ChaI 147, une étoile vieille de 1 à 2 millions d’années qui pèse seulement 0,11 fois plus que le Soleil. Le spectre révélé par MIRI de Webb montre la chimie des hydrocarbures la plus riche jamais vue dans un disque protoplanétaire – un total de 13 molécules carbonées différentes. Les découvertes de l'équipe incluent la première détection d'éthane (C2H6) en dehors de notre système solaire, ainsi que l'éthylène (C2H4), propyne (C3H4), et le radical méthyle CH3.
« Ces molécules ont déjà été détectées dans notre système solaire, comme dans des comètes telles que 67P/Churyumov-Gerasimenko et C/2014 Q2 (Lovejoy) », a ajouté Arabhavi. « Webb nous a permis de comprendre que ces molécules d’hydrocarbures sont non seulement diverses mais aussi abondantes. Il est étonnant que nous puissions désormais voir la danse de ces molécules dans les berceaux planétaires. Il s’agit d’un environnement de formation de planètes très différent de celui auquel nous pensons habituellement.
L’équipe indique que ces résultats ont d’importantes implications pour la chimie du disque interne et des planètes qui pourraient s’y former. Depuis que Webb a révélé que le gaz du disque est si riche en carbone, il reste probablement peu de carbone dans les matériaux solides à partir desquels les planètes se formeraient. En conséquence, les planètes qui pourraient s’y former pourraient, à terme, être pauvres en carbone. (La Terre elle-même est considérée comme pauvre en carbone.)
« C'est profondément différent de la composition que nous voyons dans les disques autour des étoiles de type solaire, où dominent les molécules porteuses d'oxygène comme l'eau et le dioxyde de carbone », a ajouté Inga Kamp, membre de l'équipe, également de l'Université de Groningue. « Cet objet établit qu'il s'agit d'une classe unique d'objets. »
« C'est incroyable que nous puissions détecter et quantifier la quantité de molécules que nous connaissons bien sur Terre, comme le benzène, dans un objet situé à plus de 600 années-lumière », a ajouté Agnés Perrin, membre de l'équipe du Centre National de la Recherche Scientifique. en France.
Orientations futures de la recherche
Ensuite, l’équipe scientifique a l’intention d’étendre son étude à un échantillon plus large de ces disques autour d’étoiles de très faible masse afin de mieux comprendre à quel point ces régions de formation de planètes terrestres riches en carbone sont communes ou exotiques. « L'expansion de notre étude nous permettra également de mieux comprendre comment ces molécules peuvent se former », a expliqué Thomas Henning, membre de l'équipe et chercheur principal du programme MINDS, de l'Institut Max-Planck d'astronomie en Allemagne. « Plusieurs caractéristiques des données Webb ne sont pas encore identifiées, donc davantage de spectroscopie est nécessaire pour interpréter pleinement nos observations. »
Ce travail met également en évidence la nécessité cruciale pour les scientifiques de collaborer entre disciplines. L'équipe note que ces résultats et les données qui les accompagnent peuvent contribuer à d'autres domaines, notamment la physique théorique, la chimie et l'astrochimie, pour interpréter les spectres et étudier de nouvelles caractéristiques dans cette gamme de longueurs d'onde.
Pour en savoir plus sur cette découverte, voir Webb dévoile les secrets riches en carbone des disques protoplanétaires.
Le télescope spatial James Webb est le premier observatoire scientifique spatial au monde. Webb résout les mystères de notre système solaire, regarde au-delà des mondes lointains autour d'autres étoiles et sonde les structures et origines mystérieuses de notre univers et la place que nous y occupons. Webb est un programme international mené par la NASA avec ses partenaires, l'ESA (Agence spatiale européenne) et CSA (Agence spatiale canadienne).
