De nouvelles images d'un disque protoplanétaire relativement proche, prises par le télescope Subaru sur Mauna Kea, montrent d'étranges arcs en forme de banane entourant le noyau central. L'explication la plus probable de ces arcs est qu'il y a un autre objet en orbite autour de l'étoile; soit une étoile compagnon ou une grande planète, et l'interaction gravitationnelle de ce compagnon déforme le disque de matière. Le disque protoplanétaire, connu sous le nom de HT142527, est situé à 650 années-lumière de la Terre.
Un examen attentif du disque protoplanétaire autour d'une jeune étoile par deux équipes d'astronomes utilisant le télescope Subaru sur Mauna Kea a conduit à la découverte inattendue de deux arcs en forme de banane face à face. Le disque, qui entoure l'étoile HD142527, montre également un espace qui pourrait être le lieu de naissance tumultueux d'une planète, et un arc étendu qui aurait pu se former lors d'une récente rencontre avec un voisin stellaire. Cette découverte ajoute encore plus de variété à la diversité ahurissante des formes de disques protoplanétaires - allant des beignets aux spirales - que les astronomes découvrent en étudiant les lieux de naissance des planètes autour d'autres étoiles.
Les astronomes ont utilisé deux instruments différents sur Subaru pour observer le disque autour de HD 142527. Une équipe de l'Université de Nagoya, de l'Observatoire national d'astronomie du Japon / Université supérieure d'études supérieures (NAOJ / Sokendai) et de l'Université de Kobe ont observé le disque protoplanétaire à l'aide de l'imageur coronagraphique. avec optique adaptative (CIAO) dans le proche infrarouge à 1,65 et 2,2 microns avec une résolution de 0,13 secondes d'arc. Cela a permis à l'équipe de voir les détails du disque à une échelle comparable à l'orbite d'Uranus et de Neptune dans notre propre système solaire. La technologie d'optique adaptative a minimisé l'effet de l'atmosphère terrestre pour améliorer la qualité de l'image. La coronographie, qui a caché l'étoile centrale pour faciliter la détection de matériaux plus faibles autour d'elle, a également contribué au succès des observations.
Un autre ensemble d'observations faites par des chercheurs de l'Université de Tokyo, de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA), de NAOJ / Sokendai et de l'Université Ibaraki se sont concentrés sur le disque protoplanétaire dans des longueurs d'onde infrarouges moyennes de 18,8 et 24,5 microns à l'aide de la caméra refroidie à infrarouge moyen de Subaru et spectrographe (COMICS). Les images, avec des résolutions spatiales de 0,5 seconde d'arc et de 0,6 seconde d'arc, montrent le rayonnement émis par le disque au-delà de 100 unités astronomiques, soit trois fois la distance entre Neptune et le Soleil. C'est la première fois qu'un disque protoplanétaire est détecté dans l'infrarouge moyen à une telle distance.
Les observations dans l'infrarouge moyen s'étendent également plus près de l'étoile et révèlent un espace clair entre deux structures distinctes: un disque compact d'environ 80 unités astronomiques de rayon et un disque étendu qui fait écho à la forme fendue de la banane observée dans les observations dans le proche infrarouge et atteint un rayon de 170 unités astronomiques. Pour les images proche infrarouge et moyen infrarouge, la différence de luminosité dans les côtés opposés du disque étendu est due à l'inclinaison du disque. Le côté le plus éloigné de nous est plus faible dans le proche infrarouge. Dans l'infrarouge moyen, il est plus lumineux.
Les observations dans l'infrarouge moyen ont également montré à la fois la taille des grains de poussière dans le disque et leur température. À partir de ces informations, l'équipe a pu déterminer que les grains de poussière dans le disque poussent à des tailles plus grandes que ce qui est typique de la poussière trouvée entre les étoiles.
Avant d'obtenir ces images détaillées, les astronomes s'attendaient à trouver des disques lisses autour des jeunes étoiles. Pourtant, des observations récentes de disques autour des étoiles GG Tauri et AB Aurigae ont changé la donne. GG Tauri a un disque en forme de beignet, et le disque autour d'AB Aurigae est nettement en forme de spirale. La construction en «banana split» du HD142527 semble maintenant être une variation sur le thème des divers disques protoplanétaires.
L'explication la plus probable de la forme «divisée en banane» du HD 142527 est la présence d'un autre objet en orbite autour de l'étoile, une étoile compagnon beaucoup plus sombre ou peut-être une planète. L'arc étendu est probablement dû au remorqueur gravitationnel d'une étoile qui passe au cours des mille dernières années. Étant donné que les astronomes s'attendent à ce que la plupart des étoiles naissent en groupe avec d'autres étoiles, de nombreuses fonctionnalités du disque nouvellement tracé du HD142427 peuvent être communes à d'autres étoiles nées avec des compagnons.
Les nouvelles images sont les premières images du disque protoplanétaire du HD142527 jamais obtenues, et parmi les très rares exemples d'imagerie directe réussie d'un disque protoplanétaire à partir d'un télescope terrestre. HD142527 ne se trouve qu'à environ 650 années-lumière de la Terre, mais malgré la proximité de cette étoile, les turbulences dans l'atmosphère de notre propre planète rendent les images claires de son disque protoplanétaire faible extrêmement difficiles à
avoir. Les observations réussies qui ont conduit à ces résultats reposaient sur la taille, la stabilité et l'emplacement du télescope Subaru et de ses instruments, ainsi que sur l'utilisation de son optique adaptative et de sa technologie coronagraphique.
Disques protoplanétaires et avantages des observations infrarouges
Pour comprendre comment les planètes se forment, il est important de se renseigner sur les disques protoplanétaires. Ces accumulations de gaz et de poussière entourent les jeunes étoiles et sont le lieu de naissance des planètes. Lorsqu'une étoile naît et grandit, le disque se forme à partir du même matériau que l'étoile - un gaz avec une petite composante de poussière.
Au fil du temps, la poussière dans les disques protoplanétaires s'accumule dans des objets plus gros, qui finissent par créer des protoplanètes. Ceux-ci entrent en collision pour former des planètes. Récemment, des astronomes ont sondé des étoiles d'environ un million d'années pour comprendre les environnements poussiéreux dans lesquels se forment les planètes. Les observations infrarouges sont des outils particulièrement puissants pour aider à caractériser les structures détaillées autour de ces étoiles.
Les disques protoplanétaires émettent de la lumière dans de nombreuses longueurs d'onde, y compris les longueurs d'onde visible, infrarouge et millimétrique. Les longueurs d'onde infrarouges contiennent des informations sur la structure, la température et d'autres propriétés physiques du disque et de ses particules de poussière. Pourtant, même avec des observations infrarouges, il reste des défis à relever pour les observer. Les disques protoplanétaires sont pâles par rapport aux étoiles qu'ils entourent, il peut donc être difficile d'en obtenir des images.
Les disques protoplanétaires réfléchissent la lumière proche infrarouge de l'étoile centrale. Grâce à l'utilisation de la technologie d'optique adaptative, les observations dans le proche infrarouge peuvent révéler la structure détaillée du disque à haute résolution. Cependant, comme la lumière ne provient pas directement du disque, elle ne contient pas d'informations sur la température et la densité du disque.
À des longueurs d'onde infrarouges moyennes plus longues, la résolution chute mais la lumière émise par le disque lui-même peut être observée pour obtenir des informations sur la température du disque. Étant donné que l'étoile centrale est également plus faible à des longueurs d'onde plus longues, il est plus facile d'étudier des régions plus proches de l'étoile à des longueurs d'onde infrarouges moyennes. La combinaison des observations aux longueurs d'onde proche et moyen infrarouge donne une image plus complète des disques protoplanétaires.
Ces résultats ont été publiés dans les éditions du 10 janvier 2006 et du 20 juin 2006 du Astrophysical Journal. (ApJ 636: L153 et ApJ 644: L133)
Cette recherche a reçu le soutien du ministère japonais de l'Éducation, de la Culture, des Sports, de la Science et de la Technologie.
Source d'origine: communiqué de presse Subaru
