Les observations de Gemini Planet Imager révèlent un modèle complexe de variations de luminosité et de polarisation autour du disque HR 4796A. Crédit :Marshall Perrin (Space Telescope Science Institute), Gaspard Duchêne (UC Berkeley), Max Millar-Blanchaer (Université de Toronto), et l'équipe GPI
Des anneaux denses et étroits de comètes se rassemblent pour former des planètes à la périphérie d'au moins trois systèmes solaires distants, les astronomes ont trouvé dans les données d'une paire de télescopes de la NASA.
L'estimation de la masse de ces anneaux à partir de la quantité de lumière qu'ils réfléchissent montre que chacune de ces planètes en développement a au moins la taille de quelques Terres, selon Carey Lisse, un scientifique planétaire au Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins (APL) à Laurel, Maryland.
Au cours des dernières décennies, en utilisant de puissants observatoires de la NASA tels que le télescope infrarouge à Hawaï et le télescope spatial Spitzer, les scientifiques ont trouvé un certain nombre de jeunes systèmes de disques de débris avec des anneaux externes minces mais brillants composés de corps semblables à des comètes à 75 à 200 unités astronomiques de leurs étoiles mères, soit environ deux à sept fois la distance de Pluton de notre propre soleil. La composition du matériau dans ces anneaux varie de riche en glace (observé dans les systèmes Fomalhaut et HD 32297) à appauvri en glace mais riche en carbone (système HR 4796A).
Présentant ses résultats aujourd'hui à la réunion de la Division des sciences planétaires de l'American Astronomical Society à Provo, Utah, Lisse a déclaré que les scientifiques sont particulièrement intrigués par l'anneau de poussière rouge entourant HR 4796A, qui montre une forme inhabituellement serrée pour un système solaire infantile.
Lisse fait remonter la couleur rouge extrême aux restes organiques rocheux brûlés des comètes, du fait que l'anneau du système est suffisamment proche de l'étoile pour qu'ils se soient tous évaporés. Les chercheurs ne voient pas de poussière annulaire rouge à Fomalhaut ou HD 32297, mais voyez plutôt de la poussière de comète bleuâtre normale contenant de la glace, car les anneaux de ces systèmes sont suffisamment éloignés pour que leurs comètes soient froides et pour la plupart stables.
"Les limites étroites de ces anneaux sont toujours un grand casse-tête - vous ne voyez généralement pas ce genre d'ordre serré dans un si jeune système, " dit Lisse. " D'habitude, la matière se déplace dans tous les sens avant qu'un système exoplanétaire ne soit nettoyé et s'installe de sorte que les corps planétaires se croisent rarement, comme dans notre système solaire actuel."
Image ALMA du disque de débris dans le système stellaire de Fomalhaut. L'anneau est à environ 20 milliards de kilomètres (12,4 milliards de miles) de l'étoile centrale et à environ 2 milliards de kilomètres (1,2 milliard de miles) de large. Le point central est l'émission non résolue de l'étoile, qui est environ le double de la masse de notre soleil. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); M. Mac Gregor
Après avoir éliminé d'autres possibilités dues au manque de gaz circumstellaire primordial observé dans ces systèmes, Lisse et ses co-auteurs ont attribué la structure serrée à de multiples corps coalescents « conservant » le matériau à travers les anneaux.
"Les comètes s'écrasant sur ces surfaces planétaires en pleine croissance soulèveraient d'énormes nuages de mouvements rapides, éjecté de la poussière de construction, ' qui se répandrait sur le système en énormes nuages, " a déclaré Lisse. " La seule solution apparente à ces problèmes est que plusieurs mini-planètes fusionnent dans ces anneaux, et ces petits corps, avec des vitesses de kick-up faibles, dirigent les anneaux dans des structures étroites - de la même manière que beaucoup d'anneaux étroits de Saturne sont concentrés et aiguisés. »
C'est un changement de paradigme, il ajouta, car au lieu de construire une planète à partir d'un seul grand chantier, ça vient de beaucoup de petits, qui finira par fusionner leur travail dans le produit final. Des études récentes ont abouti à des théories similaires sur la formation des planètes gazeuses géantes Uranus et Neptune, que chacun avait plusieurs "sous-noyaux" qui ont finalement été recouverts d'atmosphères épaisses.
A Fomalhaut et HD 32297, les chercheurs s'attendent à ce que des millions de comètes contribuent à former les noyaux de planètes géantes de glace comme Uranus et Neptune, bien que sans les atmosphères épaisses enveloppant les noyaux d'Uranus et de Neptune, puisque les disques de gaz primordiaux qui formeraient de telles atmosphères ont disparu. Dans HR 4796A, avec son anneau anti-poussière plus chaud, même les glaces normalement présentes dans les comètes des anneaux se sont évaporées au cours du dernier million d'années, laissant derrière eux des blocs de construction de base qui ne sont riches qu'en restes de carbone et de matériaux rocheux.
"Ces systèmes semblent construire des planètes que nous ne voyons pas dans notre système solaire - de grandes masses multi-terrestres avec des quantités variables de glace, roches et matières organiques réfractaires, " a déclaré Lisse. " Cela ressemble beaucoup à la recette prédite pour les super-Terres vues en abondance dans l'étude de la planète Kepler. "
"Beaucoup doit encore se passer, bien que, avant que ces anneaux ne deviennent des planètes de la taille des géantes gazeuses, ", a-t-il poursuivi. "Pourquoi il faut tant de temps pour créer des planètes extérieures dans ces systèmes - après que leurs disques de gaz primordiaux ont été enlevés - est un grand mystère."
