Deux images du système stellaire HD 106906 créées par Erika Nesvold et la simulation de son équipe. Le panneau de gauche montre une image agrandie de l'anneau de restes de matériaux rocheux et glacés formant une planète qui tourne autour de l'étoile. (L'étoile est masquée par le cercle noir.) Les différentes teintes représentent des gradients de luminosité dans le matériau du disque. (Le jaune est le plus brillant et le bleu le plus sombre.). Le panneau de droite montre une vue plus éloignée du système simulé. L'étoile est représentée par le cercle jaune avec une flèche pointant vers l'exoplanète, 106906b. L'équipe de Nesvold a démontré que l'exoplanète façonne la structure du disque de débris, qui est représenté par les points blancs et bleus encerclant l'étoile. Crédit :Erika Nesvold
Lorsque les planètes commencent à se former, les conséquences du processus laissent un anneau de matériau rocheux et glacé qui tourne et entre en collision autour de la jeune étoile centrale comme un roller derby céleste. Analogues à la ceinture de Kuiper de notre propre système solaire, ces disques de débris laissés par la formation des planètes peuvent être détectés par les astronomes et étudiés pour aider à comprendre les processus qui créent les systèmes planétaires.
Déterminer comment la gravité des planètes existantes influence l'architecture d'un disque est un domaine d'étude important. La plupart de ces recherches se concentrent sur la façon dont les planètes qui existent à l'intérieur du disque de débris définissent sa forme, qui est l'une des rares caractéristiques du disque qui peuvent être observées directement depuis la Terre. Un nouveau travail dirigé par Erika Nesvold de Carnegie examine comment un disque est affecté par une planète qui existe au-delà de son bord extérieur, et démontre que la forme du disque peut indiquer si la planète s'est formée au-delà du disque, ou existait initialement à l'intérieur du disque et s'est déplacé vers l'extérieur au fil du temps. L'ouvrage est publié par Les lettres du journal astrophysique .
L'étoile HD 106906 est parfaite pour étudier ce phénomène. Il a une planète géante, environ 11 fois la masse de Jupiter, en orbite très éloignée de son étoile hôte, au moins 650 fois la distance entre la Terre et notre propre Soleil. Cette planète, HD 107906b, orbite à l'extérieur du disque de débris de son étoile, qui est environ dix fois plus proche de l'étoile qu'elle ne l'est.
Nesvold et ses collègues, Smadar Naoz et Michael Fitzgerald de l'UCLA, modélisé le système HD 106906 pour mieux comprendre comment une planète extérieure affecte la structure d'un disque de débris.
Il s'agit d'une observation réelle de HD 106906 prise par SPHERE, l'outil de recherche de planètes de l'Observatoire européen austral. L'étoile est noircie par un cercle (qui masque son éblouissement pour aveugler l'instrument) et le disque de débris peut être vu en bas à gauche. En haut à droite se trouve l'exoplanète, 106906b. La simulation créée par Erika Nesvold et son équipe a recréé avec précision les caractéristiques observées du disque :le disque est plus brillant sur sa face est (gauche), et orienté à environ 20 degrés dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à la position de la planète dans le ciel. Crédit :ESO et A.M. Lagrange de l'Université Grenoble Alpes.
"Nous avons pu créer la forme connue du disque de débris de HD 106906 sans ajouter une autre planète dans le système, comme certains l'avaient suggéré était nécessaire pour atteindre l'architecture observée, " a déclaré Nesvold.
Le seul, la gravité de la planète géante lointaine a pu affecter les débris de la bonne manière pour produire l'appartement du système, anneau non circulaire et pour tenir compte de la forme et des caractéristiques observées du disque.
Quoi de plus, Le modèle de Nesvold a pu l'aider, ainsi que l'équipe, à mieux comprendre l'orbite et l'histoire probable de la formation de la planète HD 106906b. Les résultats de l'équipe indiquent que, à l'encontre de certaines prédictions, il est probable que la planète s'est formée à l'extérieur du disque. Si la planète s'était formée à l'intérieur du disque et s'était déplacée vers l'extérieur, le disque aurait pris une forme différente de celle que les astronomes peuvent voir dans le système.
"D'autres disques de débris qui sont façonnés par l'influence de planètes géantes lointaines sont probablement probables, " a ajouté Nesvold. " Mon outil de modélisation peut aider à recréer et à visualiser comment les diverses caractéristiques de ces disques sont apparues et à améliorer notre compréhension de l'évolution du système planétaire dans son ensemble. "
