Chaque année, environ deux masses terrestres de matière affluent vers le disque de la jeune étoile V346 Ni de son environnement, pour finir sur l'étoile provoquant un éclaircissement. Le phénomène difficile à voir a été capturé par un groupe de recherche dirigé par des Hongrois utilisant ALMA, le plus grand télescope astronomique de la Terre. L'observation aide à comprendre un phénomène clé :comment les disques circumstellaires évoluent et forment finalement des planètes.

De nouvelles planètes naissent dans l'univers à chaque seconde. Les plus intéressants sont ceux qui ressemblent à la Terre, surtout s'ils ont la possibilité d'abriter la vie.

Jusqu'à il y a quelques décennies, seules des estimations et des prévisions de modèles étaient disponibles pour indiquer où et comment naissent les planètes habitables ou les planètes inhabitables.

De nos jours, grâce aux plus grands télescopes, la situation est différente :les astronomes peuvent apercevoir les détails de la formation des étoiles et des planètes et en apprennent davantage sur les circonstances de leur naissance.

Des avancées importantes ont été réalisées dans ce domaine par une équipe coordonnée par des chercheurs hongrois. Le dernier numéro du Journal d'astrophysique publié un article d'Ágnes Kóspál et de ses collaborateurs, dans lequel ils étudient la jeune étoile V346 Nor et son environnement. V346 Une protoétoile n'est pas non plus vieille de quelques centaines de milliers d'années et de 0,1 masse solaire, mais il grandit encore. Il est possible que des planètes se forment actuellement autour d'elle. C'est une cible idéale pour analyser quels facteurs déterminent les propriétés des planètes en formation et de leur environnement. Pour ça, il est important de connaître la composition, Température, et la taille des grains du disque où poussent les planètes.

La partie extérieure du système se compose d'un grand enveloppe ténue d'où s'écoulent gaz et poussières vers le centre. Au milieu, il y a un disque aplati, où l'étoile nouveau-née capture la matière du bord intérieur du disque. La partie extérieure du disque est reconstituée par l'enveloppe entrante. Le taux de ce dernier flux a été mesuré avec précision par l'équipe dirigée par les Hongrois pour la première fois, et s'avère être environ un millionième de masse solaire (ou deux masses terrestres) par an.

Le plus grand télescope pour capturer les moindres détails

Le système d'antenne radio ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) est situé dans le désert sec d'Atacama à une altitude de 5000 mètres au-dessus du niveau de la mer.

Une fois terminé, il sera composé de 66 radiotélescopes avec des paraboles de 12 et 7 mètres de diamètre, dont la plupart sont déjà en place et opérationnels.

L'instrument peut détecter le rayonnement électromagnétique du ciel avec des longueurs d'onde comprises entre 350 micromètres et 3 millimètres. Ce domaine spectral permet d'étudier les parties les plus denses des régions stellaires et l'environnement des jeunes étoiles, qui ne sont pas observables en lumière optique.

Des experts du Centre de recherche pour l'astronomie et les sciences de la Terre de l'Académie hongroise des sciences ont pris des images de la jeune étoile V346 Nor et de son environnement à une résolution spatiale d'une seconde d'arc et ont analysé la structure et le mouvement de la matière gazeuse. La cible est un jeune objet éruptif, une étoile pré-séquence principale qui continue de croître en capturant du matériel de son environnement. La production d'énergie de tels objets varie avec le temps, en fonction du flux réel de matière du disque sur l'étoile. En raison du transport inégal du matériel, parfois des éruptions spectaculaires se produisent. Pendant ces périodes, le disque s'échauffe et sa matière se transforme au fur et à mesure de la cristallisation des grains de poussière, comme les chercheurs hongrois l'ont découvert il y a quelques années.

Bien que de nombreux détails soient incertains dans ce processus, Ágnes Kóspál et ses collègues ont identifié et étudié un phénomène encore moins connu dans le système.

On sait que le disque donne matière à la protoétoile, mais comment le disque reçoit le matériel de l'enveloppe diffuse environnante est inconnu.

Le taux de chute sur le disque est beaucoup plus élevé que le taux du disque sur l'étoile, ainsi le disque retient le matériau pendant un certain temps. Le transport de masse disque-étoile est généralement assez lent, et il n'augmente qu'occasionnellement, quand il provoque un éclaircissement. Les chercheurs hongrois ont démontré quantitativement pour la première fois combien de matière tombe de l'enveloppe sur le disque, où il s'accumule et tombe sur l'étoile à un rythme inégal.

Les chercheurs ont cartographié l'emplacement et le mouvement du matériau du disque à l'aide de mesures de la raie spectrale de la molécule de monoxyde de carbone et de l'émission de 1,3 millimètre de poussière. Le gaz et la poussière sont les plus denses dans la région centrale de 350 UA autour de l'étoile centrale. Ici, le mouvement de rotation du matériau du disque est déterminé par le champ gravitationnel de l'étoile centrale. Plus loin, il y a un aplati, structure en forme de disque, un pseudo-disque, dont le mouvement est une combinaison de chute et de rotation, en conservant le moment cinétique de l'enveloppe environnante.

D'après les nouvelles mesures ALMA, le pseudo-disque reçoit chaque année deux masses terrestres de matière, ce qui est significativement plus grand que le taux de collecte de masse de la protoétoile centrale.

Les observations donnent la première preuve directe que les éruptions de ces jeunes objets stellaires se produisent lorsque tant de matière s'accumule dans le disque interne qu'il devient instable et que le flux de masse vers l'étoile devient beaucoup plus rapide pendant un certain temps.

Équipe internationale dirigée par la Hongrie

"Il s'agit de la première mesure directe d'un décalage entre le flux massique enveloppe-disque et disque-étoile dans une jeune étoile éruptive, " dit Ágnes Kóspál. Le groupe international dirigé par la Hongrie a tiré parti de la résolution spatiale et de la sensibilité sans précédent d'ALMA dans sa découverte. Les connaissances de base pour l'étude ont été en grande partie fournies par le MTA CSFK Disk Research Group, une équipe formée en 2014 à l'observatoire de Konkoly pour étudier la dynamique des disques circumstellaires ainsi que la formation des étoiles et des planètes à l'ère ALMA. Ce projet a donné le cadre dans lequel les méthodes d'analyse ont été développées pour cette étude.

Ce sujet est prometteur, car les éruptions des jeunes étoiles sont censées avoir un effet direct sur la matière du disque. Dans le système V346 Nor, il y a peut-être déjà des planétésimaux qui finiront par former des exoplanètes, bien que la plupart d'entre eux tomberont dans l'étoile ou seront détruits par les éruptions. Dans les décennies à venir, Ágnes Kóspál et ses collaborateurs prévoient de comprendre ces disques dynamiques et de faire la lumière sur les étapes menant à la formation des planètes et les facteurs qui l'influencent.