Dans les disques de poussière et de gaz autour des jeunes étoiles, des structures mystérieuses se produisent. Avec le professeur Ewine van Dishoeck, doctorat l'étudiant Paolo Cazzoletti étudie comment nous pouvons expliquer ces formes, comme des bagues, spirales et trous. Le 12 décembre, il défendra sa thèse.

Depuis la découverte de la première exoplanète dans les années 90, plus de 4000 exoplanètes ont été trouvées. Les planètes se forment dans des disques protoplanétaires autour de jeunes étoiles. "D'abord, la poussière s'agglutine en grains qui grossissent progressivement jusqu'à la taille de cailloux et éventuellement de roches et de planètes, " raconte Cazzoletti. " S'ils sont assez gros et lourds, ils peuvent attirer le gaz du disque et, dans certains cas, devenir des géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne."

Fers à cheval et bananes

Dans les premières observations au télescope, les disques protoplanétaires semblaient lisses et symétriques. Mais cela a changé il y a environ sept ans. En utilisant le radiotélescope Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili, les astronomes ont pu observer les disques plus en détail. "Ces observations ont montré qu'elles ne sont pas symétriques et lisses, " dit Cazzoletti. " Nous avons vu des structures et des formes, tels que des trous, anneaux et sous-structures en forme de fer à cheval et de banane. C'était une surprise."

L'explication la plus fréquemment évoquée est la présence d'une ou plusieurs planètes. Ceux-ci peuvent interagir avec la poussière et le gaz dans le disque, créer les structures. Mais moins de planètes ont été trouvées que nécessaire pour expliquer toutes les structures de poussière et de gaz. Cazzoletti :« Cela rend les structures plus mystérieuses. Nous avons dû chercher d'autres explications.

tourbillons de poussière

Dans ses recherches sur les explications des structures, Cazzoletti s'appuie sur sa thèse de maîtrise. "Je m'intéresse à ces disques planétaires depuis quelque temps déjà, " dit-il. " Et les connaissances de ma recherche de maîtrise semblaient bien correspondre aux deux premiers chapitres de ma thèse. "

Pour son doctorat, il a étudié, entre autres, Observations ALMA de HD 135344B, un disque autour d'une jeune star. Ce disque n'est pas symétrique. Sur le côté sud se trouve une structure en forme de banane. Cela ressemble à une sorte de vortex de poussière. Par ailleurs, de petites particules de poussière dans la couche supérieure du disque forment des bras en spirale. Les astronomes ont d'abord pensé que ceux-ci étaient causés par la présence de planètes dans la zone extérieure du disque. Mais aucune planète n'a été trouvée. Cazzoletti décrit dans sa thèse comment les bras spiraux peuvent être créés par le vortex de poussière asymétrique. Si c'est le cas, une seule planète, près de l'étoile, est nécessaire pour expliquer le reste de la structure observée.

Trous ou pas de trous ?

En plus de ce travail d'observation, Cazzoletti a également mené des recherches théoriques pour expliquer les structures en forme d'anneau dans le gaz des disques protoplanétaires. Dans ce but, il s'est concentré sur les molécules de cyanure. "Il y a deux possibilités par lesquelles nous voyons ces structures de gaz en forme d'anneau, " dit Cazzoletti. " Cela peut être causé par un trou en forme d'anneau dans le disque.

Ou il n'y a pas de trou, mais il ne semble y avoir de trou qu'en raison de la chimie des molécules de cyanure et de la façon dont elles émettent de la lumière. » En analysant des modèles théoriques, il a découvert que les formes d'anneau observées ne sont pas liées à la forme du disque de poussière. "Ce sont principalement des trous chimiques car il y a moins de cyanure à proximité de l'étoile mère."

Plus de connaissances sur les exoplanètes

Le doctorat de Cazzoletti la recherche contribue à une meilleure compréhension de la manière dont les structures sont créées dans les disques protoplanétaires. Avec cette connaissance, les astronomes du futur espèrent découvrir comment les structures sont liées à la formation des planètes et à la diversité des systèmes exoplanétaires observées au cours des vingt-cinq dernières années.

Cazzoletti lui-même ne poursuit pas cette recherche. Les astronomes sont très demandés en tant que data scientists dans toute une série d'organisations. Depuis début novembre, Cazzoletti a utilisé ses connaissances en analyse de données en tant que data scientist pour la société italienne Prometeia.