Les corps rocheux semblent prédominer dans les systèmes planétaires comme notre système solaire par rapport aux systèmes riches en gaz. Cela couvre la ceinture de Kuiper, la ceinture d'astéroïdes et les planètes intérieures. Cependant, les astronomes observent depuis longtemps que la masse initiale de gaz dans les disques formant planètes est souvent 100 fois supérieure à la masse de solides. Cela soulève une question cruciale : comment et quand la majeure partie du gaz quitte-t-elle le disque ou le système ?

Le télescope spatial James Webb (JWST) est essentiel pour étudier la formation planétaire. Le télescope spatial James Webb améliore notre compréhension de ce processus en examinant les lieux de naissance des planètes, les disques circumstellaires qui entourent les jeunes étoiles.

Un groupe de chercheurs dirigé par l'Université de l'Arizona a photographié pour la première fois dans une nouvelle étude un disque ancien composé d'une planète distribuant activement son contenu en gaz. Les chercheurs viennent des universités de Leicester, de Cambridge et d'Arizona.

Les scientifiques doivent savoir quand le gaz quitte les disques protoplanétaires pour calculer combien de temps il faudra aux planètes nouvellement formées pour absorber le gaz de leur environnement.

Les planètes naissent au sein d’un disque rotatif composé de particules de gaz et de poussière microscopiques entourant une jeune étoile au cours des premiers stades de la formation du système planétaire. Les planètes sont créées lorsque ces particules se combinent pour former des planétésimaux, qui sont des morceaux plus gros qui finissent par entrer en collision et se combiner pour former des planètes. La quantité et la durée de la matière présente dans le disque déterminent les propriétés des planètes. En conséquence, la façon dont le disque se développe et se propage affecte grandement la formation de la planète.

La dernière découverte porte sur l'observation de la jeune étoile T Cha, dont le disque libère progressivement du gaz. Ceci est démontré par l’observation des vents de gaz rares, tels que l’argon et le néon, provenant d’une plus grande zone du disque. Il s’agit de la première image de tels vents dans le disque créateur de planètes. Acquérir des connaissances sur le fonctionnement de ces vents nous aidera à comprendre comment ils affectent notre système solaire et son passé.

Les scientifiques s’efforcent de résoudre les mystères des vents des disques protoplanétaires depuis plus d’une décennie. En comparant les observations du télescope spatial James Webb avec celles réalisées par les télescopes au sol dans le passé, les chercheurs ont accès à une grande quantité de données, ce qui représente une avancée majeure dans ce domaine.

Le professeur Richard Alexander, co-auteur de l'Université de Leicester, a déclaré : « Nous avons utilisé le néon pour la première fois il y a plus de dix ans pour étudier les disques de formation planétaire, en testant nos simulations informatiques par rapport aux données de Spitzer et aux nouvelles observations que nous avons obtenues avec le VLT de l'ESO. Nous avons beaucoup appris, mais ces observations ne nous ont pas permis de mesurer comment beaucoup de masse qu'il perd. » Disques.

« Les nouvelles données JST sont étonnantes, et résoudre le problème du vent du disque dans les images est quelque chose que je n'aurais jamais cru possible. Avec davantage d'observations comme celle-ci, JST nous permettra de comprendre les systèmes planétaires émergents comme jamais auparavant. »

L'auteur principal de l'étude, Naman Bajaj de l'Université de l'Arizona, a déclaré : « Ces vents pourraient être provoqués soit par des photons stellaires à haute énergie (lumière des étoiles), soit par le champ magnétique tissant le disque qui forme la planète. »

Pour distinguer les deux, le même groupe, dirigé cette fois par le Dr Andrew Sellick de l'Observatoire de Leiden et ancien de l'Institut d'Astronomie de l'Université de Cambridge, a réalisé des simulations de la diffusion provoquée par les photons stellaires. Ils ont découvert que la diffusion par des photons stellaires de haute énergie constitue une explication viable des observations et ne peut être exclue après avoir comparé ces simulations avec les données réelles.

Pour mettre les choses en perspective, les scientifiques ont déterminé que la masse de la Lune est égale à la quantité de masse libérée chaque année par ces disques protoplanétaires !

La même équipe, dirigée par le Dr Andrew Sellick de l'Observatoire de Leiden et ancien de l'Institut d'astronomie de l'Université de Cambridge, a simulé la diffusion provoquée par les photons des étoiles pour distinguer les deux. Après avoir comparé ces simulations avec des données réelles, ils ont conclu que la diffusion par des photons stellaires de haute énergie est une explication plausible des observations et ne peut être exclue.

Les implications de ces découvertes sont profondes, fournissant de nouvelles informations sur les interactions complexes qui affectent la dispersion des gaz et des poussières nécessaires à la formation planétaire. En acquérant une compréhension plus approfondie des mécanismes à l’origine de la dispersion des disques, les scientifiques peuvent mieux prédire les conditions et les délais qui conduisent à la formation des planètes.

Référence du magazine :

1. Noman S. Bajaj et coll. « Observations JWST MIRI MRS de T Cha : découverte d'un vent de disque résolu spatialement. » Journal astronomique (2024). Identification numérique : 10.3849/1538-3881/ad22e1