De nombreux disques protoplanétaires dans lesquels de nouvelles planètes sont formées sont beaucoup plus petits que ce qui ne le pensait. En utilisant les scientifiques de la grande matrice / submillimétrique d'Atacama (ALMA) de l'Observatoire de Leiden (Pays-Bas) ont examiné 73 disques protoplanétaires de la région du lupus. Ils ont constaté que de nombreuses jeunes stars hébergent des disques modestes de gaz et de poussière, certains aussi petits que 1,2 unités astronomiques. La recherche, acceptée pour publication dans Astronomie et astrophysiqueétablit un lien important entre les disques protoplanétaires observés et les exoplanètes.
Au cours de la dernière décennie, les astronomes ont imaginé des centaines de disques protoplanétaires autour des jeunes étoiles utilisant de puissants radiotélescopes sur Terre, comme Alma. Par rapport à la taille de notre propre système solaire, beaucoup de ces disques s'étendent bien au-delà de l'orbite de Neptune, notre planète la plus externe. De plus, la plupart des disques montrent des lacunes où on pense que les planètes géantes se forment. Recherche du doctorat. Le candidat Osmar M. Guerra-Alvarado, la Mariana postdoctorale B. Sanchez et le professeur adjoint Nienke van der Marel de l'Observatoire de Leiden montrent désormais que ces disques pourraient ne pas être typiques.
En utilisant Alma, les chercheurs ont imaginé tous les disques protoplanétaires connus autour des jeunes étoiles du lupus, une région de formation d'étoiles située à environ 400 années-lumière de la Terre dans le lupus de la constellation sud. L'enquête révèle que les deux tiers des 73 disques sont petits, avec un rayon moyen de six unités astronomiques. Il s'agit de l'orbite de Jupiter. Le plus petit disque trouvé n'était que 0,6 unités astronomiques dans le rayon, plus petites que l'orbite de la Terre.
« Ces résultats modifient complètement notre vision de ce à quoi ressemble un disque protoplanétaire » typique « », explique Guerra-Alvarado. « Seuls les disques les plus brillants qui sont les plus faciles à observer montrent des lacunes à grande échelle, tandis que les disques compacts sans telles sous-structures sont en fait beaucoup plus courants. »
Conditions optimales pour les super-terrains
Les petits disques ont été principalement trouvés autour d'étoiles de faible masse, avec une masse comprise entre 10 et 50% de la masse de notre soleil. C'est le type d'étoile le plus courant trouvé dans l'univers.
« Les observations montrent également que ces disques compacts pourraient avoir des conditions optimales pour la formation de super-terrains, car la plupart de la poussière est proche de l'étoile, où les super-terres sont généralement trouvées », explique Sanchez. Elle est post-doctorat à l'observatoire de Leiden et contributeur à cette recherche. Les super-terre sont des planètes rocheuses comme la Terre mais avec des masses jusqu'à dix fois celles de notre planète. Cela pourrait également expliquer pourquoi les super-terres se trouvent souvent autour d'étoiles de masse basse.
De plus, la recherche suggère que notre système solaire a été formé à partir d'un grand disque protoplanétaire qui produisait de grandes planètes de gaz comme Jupiter et Saturne, mais pas de super-terre. On pense que les super-terre sont les types de planète les plus courants dans l'univers.
Le lien manquant
La recherche établit un « lien manquant » entre les observations des disques protoplanétaires et les observations des exoplanètes. « La découverte que la majorité des petits disques ne montrent pas de lacunes, implique que la majorité des stars n'hébergent pas de planètes géantes », explique Van Der Marel. « Cela est cohérent avec ce que nous voyons dans les populations d'exoplanet autour d'étoiles adultes. Ces observations relient directement la population de disque à la population d'exoplanet. »
Des observations précédentes à haute résolution d'ALMA se sont principalement concentrées sur des disques brillants qui sont souvent beaucoup plus importants. Pour les petits disques, seule la luminosité a été mesurée et non la taille. Les observations à haute résolution peuvent être plus compliquées à prendre, et il n'était pas clair si Alma serait en mesure d'imaginer les disques relativement faibles.
Pour leurs recherches, les scientifiques ont utilisé des observations d'ALMA, prises en 2023 et 2024, avec la résolution la plus élevée possible de 0,030 secondes d'arc. Ils ont également utilisé des données d'archives pour créer une étude de disque haute résolution complète d'une région entière de formation d'étoiles pour la première fois.
Van der Marel dit: « La recherche montre que nous nous trompons depuis longtemps à quoi ressemble un disque typique. De toute évidence, nous avons été biaisés vers les disques les plus brillants et les plus importants. Maintenant, nous avons enfin un aperçu complet des disques de toutes tailles. »
