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    Anneaux et lacunes dans un système planétaire en développement

    Un modèle de l'anneau de poussière autour de la jeune star Elias 24, produit à partir de simulations basées sur de nouvelles images millimétriques ALMA du système. Le modèle constate que la poussière a été façonnée par une planète avec 70 % de la masse de Jupiter située à environ 60 ua de l'étoile. Crédit :Dipierro et al. 2018

    La découverte d'une exoplanète résulte le plus souvent de la surveillance du scintillement d'une étoile (méthode du transit) ou de son oscillation (méthode de la vitesse radiale). La découverte par imagerie directe est rare car il est si difficile de repérer une faible exoplanète cachée dans l'éclat de son étoile hôte. L'avènement de la nouvelle génération d'interféromètres radio (ainsi que les améliorations de l'imagerie dans le proche infrarouge), cependant, a permis l'imagerie des disques protoplanétaires et, dans les sous-structures du disque, l'inférence d'exoplanètes en orbite. Les lacunes et les structures en forme d'anneau sont des indices particulièrement fascinants de la présence ou de la formation en cours de planètes.

    Des anneaux de poussière ont déjà été identifiés dans de nombreux systèmes protoplanétaires à partir de leur émission infrarouge et submillimétrique. L'origine de ces anneaux est débattue. Ils se sont peut-être formés à partir d'une "accumulation de poussière", " les poussières se déposent, instabilités gravitationnelles, ou encore des variations des propriétés optiques de la poussière. Alternativement, les anneaux pourraient résulter dynamiquement des mouvements orbitaux de planètes déjà développées ou en bonne voie. Les planètes induiront des ondes dans les disques poussiéreux qui, au fur et à mesure qu'ils se dissipent, peut produire des espaces ou des anneaux. La clé pour résoudre le problème est de reconnaître que les grains de poussière de différentes tailles se comportent différemment, les petits grains étant fortement couplés au gaz et ainsi suivre la masse de gaz, tandis que les grains plus gros (de la taille d'un millimètre ou plus) ont tendance à suivre les gradients de pression et à se concentrer près des bords de l'espace.

    Les astronomes du CfA Sean Andrews et David Wilner étaient membres d'une équipe de scientifiques qui ont utilisé l'installation ALMA pour imager la poussière autour de la jeune étoile Elias 24 avec une résolution d'environ 28 ua (une unité astronomique étant à peu près la distance moyenne de la Terre à la Soleil). Les astronomes trouvent des preuves de lacunes et d'anneaux et, en supposant que ceux-ci sont produits par une planète en orbite, ils modélisent le système permettant à la fois la masse et l'emplacement de la planète et la distribution de la densité de la poussière d'évoluer. Leur meilleur modèle explique assez bien les observations :après environ quarante-quatre mille ans, la planète inférée a une masse de 70 % de la masse de Jupiter et est située à 61,7 ua de l'étoile. Le résultat renforce la conclusion que les lacunes et les anneaux sont répandus dans une grande variété de jeunes disques circumstellaires, et signaler la présence de planètes en orbite.


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