Une image aux couleurs améliorées des signaux radio à ondes millimétriques de l'observatoire ALMA au Chili montre un disque de gaz et de poussière (à droite du centre) autour de l'exoplanète PDS 70 c, la toute première observation du type de disque circumplanétaire qui aurait donné naissance aux lunes de Jupiter il y a plus de 4 milliards d'années. Crédit :A. Isella, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))
En utilisant le réseau de radiotélescopes le plus puissant de la Terre, les astronomes ont fait les premières observations d'un disque circumplanétaire de gaz et de poussière comme celui qui aurait donné naissance aux lunes de Jupiter.
La découverte, signalé en ligne aujourd'hui dans Lettres de revues astrophysiques , ajoute à l'histoire fascinante de la planète PDS 70 c, une géante gazeuse encore en formation à environ 370 années-lumière de la Terre qui a été révélée pour la première fois le mois dernier dans des images en lumière visible.
En utilisant l'énorme réseau millimétrique/submillimétrique d'Atacama à 66 antennes (ALMA) au Chili, L'astronome de l'Université Rice Andrea Isella et ses collègues ont collecté des signaux radio à ondes millimétriques qui ont révélé la présence de grains de poussière dans tout le système stellaire où PDS 70 c et sa planète sœur, PDS 70b, se forment encore.
"Les planètes se forment à partir de disques de gaz et de poussière autour des étoiles nouvellement formées, et si une planète est assez grande, il peut former son propre disque lorsqu'il rassemble de la matière sur son orbite autour de l'étoile, " dit Isella. " Jupiter et ses lunes sont un petit système planétaire au sein de notre système solaire, par exemple, et on pense que les lunes de Jupiter se sont formées à partir d'un disque circumplanétaire quand Jupiter était très jeune."
Mais la plupart des modèles de formation des planètes montrent que les disques circumplanétaires disparaissent en environ 10 millions d'années, ce qui signifie que les disques circumplanétaires n'ont pas existé dans notre système solaire depuis plus de 4 milliards d'années. Pour les chercher ailleurs et recueillir des preuves d'observation pour tester les théories de la formation des planètes, Isella et ses collègues recherchent de très jeunes systèmes stellaires où ils peuvent observer directement les disques et les planètes qui se forment encore à l'intérieur d'eux. Dans la nouvelle étude, Isella et ses collègues ont analysé les observations faites par ALMA en 2017.
"Il y a une poignée de planètes candidates qui ont été détectées dans les disques, mais c'est un domaine très nouveau, et ils sont tous encore débattus, ", a déclaré Isella. "(PDS 70 b et PDS 70 c) sont parmi les plus robustes car il y a eu des observations indépendantes avec différents instruments et techniques."
PDS 70 est une étoile naine représentant environ les trois quarts de la masse du soleil. Ses deux planètes sont 5 à 10 fois plus grosses que Jupiter, et le plus intime, PDS 70b, orbite à environ 1,8 milliard de kilomètres de l'étoile, à peu près la distance du soleil à Uranus. PDS 70 c est à un milliard de kilomètres plus loin, sur une orbite de la taille de celle de Neptune.
Des radioastronomes utilisant le grand réseau millimétrique/submillimétrique de télescopes d'Atacama au Chili ont trouvé un disque de gaz et de poussière (à gauche) autour de l'exoplanète PDS 70 c, une géante gazeuse encore en formation qui était cachée dans l'image infrarouge de 2018 (à droite) qui a révélé pour la première fois sa planète sœur, PDS 70 b. Crédit :A. Isella, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Le PDS 70 b a été révélé pour la première fois en 2018 dans des images de lumière infrarouge provenant d'un instrument de chasse aux planètes appelé SPHERE au Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral. En juin, les astronomes ont utilisé un autre instrument du VLT appelé MUSE pour observer une longueur d'onde visible de la lumière connue sous le nom de H-alpha, qui est émis lorsque l'hydrogène tombe sur une étoile ou une planète et devient ionisé.
"H-alpha nous donne plus de confiance que ce sont des planètes car cela suggère qu'elles attirent toujours du gaz et de la poussière et grandissent, " dit Isella.
Les observations de longueur d'onde millimétrique d'ALMA fournissent encore plus de preuves.
"C'est complémentaire aux données optiques et fournit une confirmation complètement indépendante qu'il y a quelque chose là-bas, " il a dit.
Isella a déclaré que l'observation directe des planètes avec des disques circumplanétaires pourrait permettre aux astronomes de tester les théories de la formation des planètes.
"Il y a beaucoup de choses que nous ne comprenons pas sur la façon dont les planètes se forment, et nous avons maintenant enfin les instruments pour faire des observations directes et commencer à répondre aux questions sur la façon dont notre système solaire s'est formé et comment d'autres planètes pourraient se former."
Isella est professeur assistant de physique et d'astronomie et de la Terre, sciences de l'environnement et de la planète à Rice et co-investigateur sur le Rice-based, Projet CLEVER Planets financé par la NASA.
