Les régions rouges internes représentent la poussière dans le disque, pensé pour être façonné en anneaux en formant des planètes. La zone bleue la plus large est le monoxyde de carbone (CO) gazeux dans le disque. La région verte intérieure montre le gaz 13C17O plus rare que les chercheurs ont détecté pour la première fois. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Booth et collègues, Université de Leeds
Des astronomes utilisant l'un des radiotélescopes les plus avancés ont découvert une molécule rare dans le disque de poussière et de gaz autour d'une jeune étoile - et cela pourrait apporter une réponse à l'une des énigmes auxquelles les astronomes sont confrontés.
L'étoile, nommé HD 163296, est situé à 330 années-lumière de la Terre et s'est formé au cours des six derniers millions d'années.
Il est entouré d'un disque de poussière et de gaz, un disque dit protoplanétaire. C'est à l'intérieur de ces disques que naissent les jeunes planètes. À l'aide d'un radiotélescope dans le désert d'Atacama au Chili, les chercheurs ont pu détecter un signal extrêmement faible montrant l'existence d'une forme rare de monoxyde de carbone, connue sous le nom d'isotopologue ( 13 C 17 O).
La détection a permis une collaboration internationale de scientifiques, dirigé par l'Université de Leeds, pour mesurer la masse de gaz dans le disque avec plus de précision que jamais. Les résultats montrent que le disque est beaucoup plus lourd - ou plus « massif » - qu'on ne le pensait auparavant.
Alice Booth, un doctorat chercheur à Leeds qui a dirigé l'étude, a déclaré:"Nos nouvelles observations ont montré qu'il y avait entre deux et six fois plus de masse cachée dans le disque que les observations précédentes ne pouvaient mesurer.
"C'est une découverte importante en termes de naissance des systèmes planétaires dans les disques - s'ils contiennent plus de gaz, alors ils ont plus de matériaux de construction pour former des planètes plus massives."
L'étude—La première détection de 13 C 17 O dans un disque protoplanétaire :un traceur robuste de la masse de gaz du disque est publié aujourd'hui dans Lettres de revues astrophysiques .
Les conclusions des scientifiques arrivent à point nommé. Des observations récentes de disques protoplanétaires ont laissé les astronomes perplexes car ils ne semblaient pas contenir suffisamment de gaz et de poussière pour créer les planètes observées.
Au fur et à mesure que les jeunes planètes grandissent à l'intérieur de ces disques, elles creusent des trous, conduisant à une structure d'anneaux concentriques. Crédit :ESO/L. Calçada
Dr John Ilee, un chercheur de Leeds qui a également participé à l'étude, a ajouté:"L'écart de masse disque-exoplanète soulève de sérieuses questions sur comment et quand les planètes se forment. Cependant, si d'autres disques cachent des quantités de masse similaires à celles du HD 163296, alors nous avons peut-être simplement sous-estimé leurs masses jusqu'à présent."
"Nous pouvons mesurer les masses des disques en regardant la quantité de lumière émise par des molécules comme le monoxyde de carbone. Si les disques sont suffisamment denses, ils peuvent alors bloquer la lumière émise par des formes plus courantes de monoxyde de carbone, ce qui pourrait amener les scientifiques à sous-estimer la masse du gaz présent.
"Cette étude a utilisé une technique pour observer les espèces beaucoup plus rares 13 C 17 O molécule - et cela nous a permis de scruter profondément à l'intérieur du disque et de trouver un réservoir de gaz auparavant caché."
Les chercheurs ont utilisé l'un des radiotélescopes les plus sophistiqués au monde, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) - haut dans le désert d'Atacama.
ALMA est capable d'observer une lumière invisible à l'œil nu, permettant aux astronomes de voir ce que l'on appelle «l'univers froid» - ces parties de l'espace non visibles à l'aide de télescopes optiques.
Booth a déclaré:"Notre travail montre la contribution incroyable qu'ALMA apporte à notre compréhension de l'Univers. Il aide à construire une image plus précise de la physique menant à la formation de nouvelles planètes. Cela nous aide bien sûr à comprendre comment Le système et la Terre ont vu le jour."
Les chercheurs planifient déjà les prochaines étapes de leur travail.
Booth a ajouté:"Nous soupçonnons qu'ALMA nous permettra d'observer cette forme rare de CO dans de nombreux autres disques. En faisant cela, nous pouvons mesurer plus précisément leur masse, et déterminer si les scientifiques ont systématiquement sous-estimé la quantité de matière qu'ils contiennent."
