Les astronomes ont détecté une exoplanet géante – entre trois et dix fois la taille de Jupiter – en salissant dans le disque tourbillonnant de gaz et de poussière entourant une jeune étoile.
Des observations antérieures de cette étoile, appelé MP MU, ont suggéré qu'elle était tout seul sans planètes en orbite autour d'elle, entourée d'un nuage sans affaire de gaz et de poussière.
Cependant, un deuxième aperçu du député MP, en utilisant une combinaison de résultats de la grande baisse d'Atacama Millimètre / Submillimitter (ALMA) et de la mission GAIA de l'Agence spatiale européenne, suggèrent que l'étoile n'est pas seule après tout.
L'équipe internationale d'astronomes, dirigée par l'Université de Cambridge, a détecté un grand géant du gaz dans le disque protoplanétaire de l'étoile: le nuage de gaz, la poussière et la glace de type crêpe où le processus de formation de la planète commence. C'est la première fois que Gaia détecte un exoplanet dans un disque protoplanétaire. Les résultats, rapportés dans le journal Astronomie naturellesuggèrez que des méthodes similaires pourraient être utiles dans la chasse aux jeunes planètes autour d'autres étoiles.
En étudiant comment les planètes se forment dans les disques protoplanétaires autour des jeunes stars, les chercheurs peuvent en savoir plus sur la façon dont notre propre système solaire a évolué. Grâce à un processus connu sous le nom d'accrétion de base, la gravité fait que les particules du disque se tiennent les uns aux autres, formant finalement des corps solides plus grands comme les astéroïdes ou les planètes. À mesure que les jeunes planètes se forment, elles commencent à découper des lacunes dans le disque, comme des rainures sur un disque en vinyle.
Cependant, l'observation de ces jeunes planètes est extrêmement difficile, en raison de l'interférence du gaz et de la poussière sur le disque. À ce jour, seules trois détections robustes de jeunes planètes sur un disque protoplanétaire ont été effectuées.
Le Dr Álvaro Ribas de l'Institut d'astronomie de Cambridge, qui a dirigé la recherche, est spécialisé dans l'étude des disques protoplanétaires. « Nous avons d'abord observé cette étoile au moment où nous avons appris que la plupart des disques avaient des anneaux et des lacunes, et j'espérais trouver des caractéristiques autour de MP MUS qui pourraient faire allusion à la présence d'une planète ou d'une planètes », a-t-il déclaré.
En utilisant Alma, Ribas a observé le disque protoplanétaire autour de MP MU (PDS 66) en 2023. Les résultats ont montré une jeune étoile apparemment tout seul dans l'univers. Son disque environnant n'a montré aucune des lacunes où les planètes pourraient se former, et était complètement plate et sans fureur.
« Nos observations antérieures ont montré un disque plat ennuyeux », a déclaré Ribas. « Mais cela nous semblait étrange, puisque le disque a entre sept à dix millions d'années. Dans un disque de cet âge, nous nous attendrions à voir des preuves de la formation de la planète. »
Maintenant, Ribas et ses collègues d'Allemagne, du Chili et de la France ont donné à MP Mus une autre chance. En utilisant une fois de plus ALMA, ils ont observé l'étoile à la plage de 3 mm, une longueur d'onde plus longue que les observations antérieures, leur permettant de sonder plus profondément dans le disque.
Les nouvelles observations ont révélé une cavité près de l'étoile et deux lacunes plus loin, qui ont été obscurcies dans les observations antérieures, suggérant que MP MUS peut ne pas être seul après tout.
Dans le même temps, Miguel Vioque, chercheur de l'Observatoire du Sud européen, découvrait une autre pièce du puzzle. En utilisant des données de Gaia, il a trouvé que le député MU MUS était « vacillant ».
« Ma première réaction a été que je devais avoir fait une erreur dans mes calculs, car le député Mus était connu pour avoir un disque sans affaire », a déclaré Vioque. « Je révisais mes calculs quand j'ai vu Álvaro donner une conférence présentant les résultats préliminaires d'une cavité intérieure nouvellement découverte du disque, ce qui signifiait que le vacillement que je détectais était réel et avait une bonne chance d'être causée par une planète formant. »
En utilisant une combinaison des observations Gaia et Alma, ainsi qu'une modélisation informatique, les chercheurs disent que le vacillement est probablement causé par un géant du gaz – moins dix fois la masse de Jupiter – en orbite de l'étoile à une distance entre une et trois fois la distance de la terre au soleil.
« Notre travail de modélisation a montré que si vous mettez une planète géante à l'intérieur de la nouvelle cavité, vous pouvez également expliquer le signal Gaia », a déclaré Ribas. « Et l'utilisation des longueurs d'onde Alma plus longues nous a permis de voir des structures que nous ne pouvions pas voir auparavant. »
C'est la première fois qu'une exoplanet intégrée dans un disque protoplanétaire est indirectement découverte de cette manière – en combinant des données de mouvement d'étoile précises du GAIA avec des observations profondes du disque. Cela signifie également que beaucoup plus de planètes cachées pourraient exister sur d'autres disques, attendant juste d'être trouvés.
« Nous pensons que cela pourrait être l'une des raisons pour lesquelles il est difficile de détecter les jeunes planètes dans les disques protoplanétaires, car dans ce cas, nous avions besoin des données Alma et Gaia ensemble », a déclaré Ribas. « La longueur d'onde Alma la plus longue est incroyablement utile, mais observer à cette longueur d'onde nécessite plus de temps sur le télescope. »
Ribas dit que les mises à niveau à venir vers Alma, ainsi que les futurs télescopes tels que le très grand tableau de prochaine génération (NGVLA), peuvent être utilisés pour approfondir davantage de disques et mieux comprendre la population cachée des jeunes planètes, ce qui pourrait, à son tour, nous aider à apprendre comment notre propre planète a pu se former.
