De nouvelles recherches menées par une équipe dirigée par un astrophysicien de l'Université de Warwick ont ​​enfin un moyen de dire si les planètes nouvellement formées migrent à l'intérieur du disque de poussière et de gaz qui entoure généralement les étoiles ou si elles restent simplement sur la même orbite autour du Star.

Trouver des preuves réelles qu'une planète migre (généralement vers l'intérieur) à l'intérieur de tels disques aiderait à résoudre un certain nombre de problèmes qui sont apparus alors que les astronomes sont capables de voir de plus en plus de détails dans les disques protoplanétaires. En particulier, cela pourrait fournir une explication simple pour une gamme de motifs et de perturbations étranges que les astronomes commencent à identifier dans ces disques.

La migration des planètes est un processus dont les astronomes connaissent la théorie depuis 40 ans, mais ce n'est que maintenant qu'ils ont pu trouver un moyen de tester par observation si cela se produit réellement. Cette nouvelle recherche d'une équipe dirigée par l'Université de Warwick, avec Cambridge, fournit deux nouvelles signatures d'observation dans les anneaux de poussière du jeune système solaire qui seraient la preuve d'une planète en migration. Cette recherche est publiée dans un article intitulé "Is the ring inside or outside the planet?:The effect of planet migration on dust rings" qui sera publié dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .

L'auteur principal, Dr Farzana Meru du groupe d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Warwick au département de physique, sur le papier dit :

"La migration des planètes dans les disques protoplanétaires joue un rôle important dans l'évolution à plus long terme des systèmes planétaires, pourtant nous n'avons actuellement aucun test d'observation directe pour déterminer si une planète migre dans son disque gazeux. Cependant, la technologie dont nous disposons désormais dans l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), est capable de regarder profondément dans ces disques, et même voir des structures détaillées dans les disques telles que des anneaux, lacunes, bras en spirale, croissants et touffes. ALMA peut également utiliser différentes fréquences millimétriques pour rechercher des concentrations de différentes tailles de particules afin que nous puissions également l'utiliser pour explorer la composition des anneaux de poussière individuels dans le disque "

"Nos dernières recherches ont trouvé un moyen d'utiliser cette nouvelle technologie pour repérer ce que nous pensons être une signature claire au sein de ces anneaux de poussière que la planète la plus proche d'eux migre en fait dans ce très jeune système solaire."

L'équipe de recherche dirigée par l'Université de Warwick a conclu que si ALMA examine les deux anneaux de poussière les plus proches de l'orbite d'une planète, une simple mesure de la taille des particules typiques dans chaque anneau révélera la réponse.

Si ALMA découvre que l'anneau de poussière intérieur (c'est-à-dire entre l'orbite de la planète et l'étoile) est généralement constitué de particules de plus petite taille, et que l'anneau de poussière extérieur (immédiatement à l'extérieur de l'orbite de la planète) est généralement composé de particules plus grosses, alors ce sera une preuve claire que la planète migre à l'intérieur du disque protoplanétaire du système. La taille des particules serait différente pour chaque disque mais dans un cas où la planète est située à 30 unités astronomiques de l'étoile et est 30 fois la masse de la Terre, les plus petites particules dans la bague intérieure auraient généralement une taille inférieure à un millimètre, alors que ceux de l'anneau extérieur feraient un peu plus d'un millimètre.

ALMA pourra l'observer car la longueur d'onde à laquelle il observe est à peu près corrélée à la taille des particules de poussière. Cela signifie que lorsque les observateurs regardent le disque avec ALMA à des longueurs d'onde croissantes, l'anneau anti-poussière intérieur devrait s'estomper, tandis que l'anneau extérieur deviendrait plus brillant.

La raison de ce modèle est double. Premièrement, le modèle des chercheurs montre que l'anneau de poussière extérieur contiendra plus de grosses particules de poussière car elles se déplacent à une vitesse plus élevée (que les particules plus petites) et sont suffisamment rapides pour suivre la planète en orbite vers l'intérieur. Cela se traduira par un anneau extérieur à l'orbite de la planète qui est principalement composé de grosses particules.

Deuxièmement, l'anneau interne est constitué de petites particules car elles se déplacent vers l'intérieur plus lentement que la planète. Par conséquent, ils sont incapables de s'écarter du chemin de la planète en migration vers l'intérieur et s'accumulent ainsi dans un anneau juste à l'intérieur de la planète. Cette fois, la grande poussière se déplaçant rapidement se déplace rapidement vers l'étoile, laissant un anneau de poussière intérieur de particules de petite taille.

L'équipe de recherche continuera à simuler à quoi ressembleraient de telles observations ALMA et les astronomes peuvent désormais utiliser cette méthode dans leurs propres observations ALMA pour rechercher cette signature à deux anneaux.

Cependant, le Dr Farzana Meru note également que :« Il se peut qu'il y ait des observations ALMA de disques protoplanétaires qui ont déjà vu et enregistré cette signature en anneaux de poussière tout en recherchant d'autres phénomènes. Si le même disque a été observé à différentes longueurs d'onde— peut-être par différentes équipes, alors une comparaison de ces observations pourrait déjà être en mesure de fournir une confirmation de notre théorie. »