Vue d'artiste du jeune système binaire XZ Tau. Les deux jeunes étoiles du système ont chacune un disque protoplanétaire autour d'elles qui est incliné l'un par rapport à l'autre. Les deux jeunes étoiles orbitent dans un plan différent de celui de l'un ou l'autre des disques. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Les chercheurs ont analysé les données accumulées du Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) d'Atacama et ont décrit le mouvement d'un jeune système d'étoiles jumelles XZ Tauri sur trois ans. Cette toute première "ALMA Animation" d'étoiles jumelles jette un nouvel éclairage sur les origines des étoiles binaires et des planètes qui se formeront autour d'elles.
"Cette réalisation a été rendue possible par la haute résolution et la richesse des données d'archives d'ALMA, " dit Takanori Ichikawa, le premier auteur du document de recherche et un ancien étudiant diplômé de l'Université de Kagoshima, Japon. "Cette recherche a utilisé trois années de données d'observation. Les résultats montrent la faisabilité d'une nouvelle méthode de recherche utilisant des animations radioastronomiques au lieu d'images conventionnelles. J'espère que cette méthode aidera à clarifier divers phénomènes astronomiques à l'avenir."
Le soleil est une seule étoile, mais l'univers est plein d'étoiles binaires, qui sont deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre. Durant sa jeunesse, chaque jeune étoile d'un système binaire est entourée d'un disque protoplanétaire composé de gaz moléculaire et de poussière. Ce disque est connu pour être le site de formation des planètes. De nombreuses planètes associées à des étoiles binaires ont effectivement été détectées, mais comment les disques sont formés dans les systèmes d'étoiles binaires et comment les planètes sont formées dans ces systèmes est encore un mystère.
"Afin d'étudier la formation des planètes dans les systèmes d'étoiles binaires, il est important de déterminer avec précision le mouvement orbital des deux étoiles et l'inclinaison des disques protoplanétaires individuels, " explique Shigehisa Takakuwa, professeur à l'université de Kagoshima.
Mouvement orbital du jeune système binaire XZ Tau. L'emplacement de XZ Tau A (en bas à gauche) est fixé sur l'image et le mouvement relatif de XZ Tau B est affiché. Les distributions des ondes radio des disques protoplanétaires sont représentées en échelle de gris (2015), contours rouges (2016), et contours bleus (2017). L'emplacement de chaque étoile est indiqué par un signe plus. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Ichikawa et al.
Les chercheurs ont suggéré deux mécanismes de formation pour les systèmes binaires; l'un est la rupture d'un seul grand disque gazeux, et l'autre est la fragmentation du plus grand nuage moléculaire due à de violentes turbulences. Dans le cas précédent, les astronomes supposent que l'orbite des étoiles binaires et des disques individuels devraient être sur le même plan. D'autre part, Dans le dernier cas, le plan orbital des étoiles binaires et le plan des disques devraient être différents. C'est un problème majeur qui affectera les orbites finales des planètes dans les systèmes binaires.
L'équipe de recherche a fouillé dans les archives de données d'ALMA et a obtenu les données du jeune système XZ Tau prises en 2015, 2016, et 2017. Ils ont soigneusement analysé les données et ont pour la première fois réalisé une animation du mouvement orbital des étoiles binaires, ce qui montre que XZ Tau B a déplacé 3,4 unités astronomiques (3,4 fois le rayon de l'orbite terrestre) autour de XZ Tau A au cours de ces trois années.
L'équipe a découvert la structure tridimensionnelle de l'orbite. En outre, analyser l'effet Doppler et la répartition des ondes radio du disque autour de chaque étoile du système XZ Tau, ils ont constaté que ces disques sont considérablement désalignés les uns par rapport aux autres, et pas non plus dans le même plan que l'orbite binaire.
Mouvement orbital animé du jeune système binaire XZ Tau. L'emplacement de XZ Tau A (en bas à gauche) est fixé sur l'image et le mouvement relatif de XZ Tau B est affiché. Les distributions des ondes radio des disques protoplanétaires sont représentées en niveaux de gris et en contours. L'emplacement de chaque étoile est indiqué par un signe plus. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Ichikawa et al.
Des observations précédentes avec ALMA avaient trouvé des exemples de jeunes étoiles binaires avec des disques protoplanétaires inclinés les uns par rapport aux autres. Cependant, c'est la première fois que le mouvement orbital d'un système binaire a été clarifié, montrant que l'inclinaison est différente de celles des disques circumstellaires. Ces résultats soutiennent l'idée que le système XZ Tau s'est formé via la fragmentation moléculaire des nuages.
"C'est un bel exemple d'utilisation des riches archives d'ALMA, " dit Takakuwa. " Les archives ouvrent la voie aux jeunes chercheurs pour commencer immédiatement à mener des recherches de pointe. " C'est vrai pour cette étude. " Je suis très honoré de contribuer à une recherche aussi intéressante en tant qu'étudiant de premier cycle, " dit Miyu Kido à l'université de Kagoshima, le deuxième auteur du document de recherche. "J'espère utiliser cette expérience dans mes propres recherches futures."
Ces études, "Disques circumstellaires désalignés et mouvement orbital du jeune binaire XZ Tau, " est publié dans le Journal d'astrophysique le 23 septembre 2021.
