Une image de longueur d'onde submillimétrique en fausses couleurs du système IRAS 15398-3359 à 47 années-lumière de la Terre. Crédit :Yuki Okoda, École supérieure des sciences, L'Université de Tokyo
Des astronomes du Département de physique de l'Université de Tokyo ont découvert un disque dense de matière autour d'une jeune étoile, qui peut être un précurseur d'un système planétaire. Leurs recherches pourraient considérablement améliorer les modèles de formation des systèmes solaires, qui nous en dirait plus sur notre propre place dans le cosmos.
Début 2017, La professeure adjointe Yoko Oya a donné à l'étudiante diplômée Yuki Okoda des données complexes récentes sur une étoile proche avec laquelle elle pourrait commencer son doctorat. Elle ne se rendait pas compte que ce qu'elle trouverait pourrait révéler non seulement les secrets de la formation des planètes, mais peut-être sa carrière d'astronome professionnel.
L'étoile en question (connue uniquement sous son numéro de catalogue IRAS 15398-3359) est petite, jeune et relativement cool pour une star. Sa petite taille signifie que la faible lumière qu'il émet ne peut même pas nous atteindre à travers un nuage de gaz et de poussière qui l'entoure. Mais cela n'empêche pas les esprits curieux d'explorer l'inconnu.
En 2013, Oya et ses collaborateurs ont utilisé l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili pour observer l'étoile dans des longueurs d'onde submillimétriques, car ce genre de lumière peut pénétrer le nuage de poussière - pour référence, la lumière rouge est d'environ 700 nanomètres. Une analyse minutieuse a révélé quelques structures nébuleuses intéressantes, malgré les images qu'ils travaillaient d'être difficiles à comprendre.
"Le plus grand défi académique auquel j'ai été confronté a été d'essayer de donner un sens à des images granuleuses. Il est extrêmement difficile de savoir exactement ce que vous regardez vraiment." dit Okoda. "Mais je me suis senti obligé d'explorer la nature des structures que le Dr Oya avait vues avec ALMA, alors j'ai proposé un modèle pour les expliquer. » Le modèle qu'elle a produit a surpris Okoda et ses collègues, mais il correspond parfaitement aux données. Il décrit un disque dense de matière constitué de gaz et de poussière provenant du nuage qui entoure l'étoile. Cela n'a jamais été vu autour d'une si jeune star.
IRAS 15398-3359 est une protoétoile de classe 0, invisible aux yeux humains, il doit être visualisé dans des longueurs d'onde plus longues. Crédit : 2018 Yuki Okoda, École supérieure des sciences, L'Université de Tokyo
Le disque est un précurseur d'un disque protoplanétaire, qui est encore beaucoup plus dense et finit par devenir un système planétaire en orbite autour d'une étoile.
"Nous ne pouvons pas dire avec certitude que ce disque particulier fusionnera dans un nouveau système planétaire, " explique Oya. " Le nuage de poussière peut être repoussé par les vents stellaires ou tout peut tomber dans l'étoile elle-même, l'alimenter dans le processus. Ce qui est excitant, c'est la rapidité avec laquelle cela peut arriver."
L'étoile est petite à environ 0,7% de la masse de notre soleil, sur la base d'observations de la masse du nuage environnant. Il pourrait atteindre 20 % en quelques dizaines de milliers d'années, un clin d'œil sur l'échelle cosmique.
"J'espère que nos observations et nos modèles permettront d'améliorer la connaissance de la formation des systèmes solaires, " dit Okoda. " Mes intérêts de recherche portent sur de jeunes objets protostellaires, et l'implication que les disques protoplanétaires pourraient se former plus tôt que prévu m'excite vraiment."
Les astronomes sont formés pour donner un sens aux images abstraites provenant d'instruments comme ALMA. Crédit :Yuki Okoda, École supérieure des sciences, L'Université de Tokyo
Okoda a commencé ce projet il y a un an et demi pour perfectionner ses compétences en tant qu'astronome, mais reflétant la jeune étoile qu'elle observait, la pratique a évolué rapidement et est devenue un projet de recherche à part entière, qui, espérons-le, lui vaudra un doctorat. de l'Université de Tokyo.
Les observations et le modèle résultant n'ont été possibles que grâce aux progrès de la radioastronomie avec des observatoires tels que ALMA. L'équipe a eu de la chance que le plan du disque soit au niveau de notre propre système solaire, car cela signifie que la lumière des étoiles qu'ALMA voit passe à travers suffisamment de gaz et de poussière pour en révéler des caractéristiques importantes.
« Nous avons également eu la chance d'avoir du temps avec ALMA pour effectuer nos observations. Seulement environ 20 % des demandes sont acceptées, " explique Oya. " Avec des instruments astronomiques hautement spécialisés, il y a beaucoup de concurrence pour le temps. J'espère que notre succès inspirera une nouvelle génération d'astronomes au Japon à atteindre les étoiles.
