Les naines brunes sont l'enfant du milieu de l'astronomie, trop grande pour être une planète mais pas assez grande pour être une étoile. Comme leurs frères et sœurs stellaires, ces objets se forment à partir de l'effondrement gravitationnel de gaz et de poussière. Mais plutôt que de se condenser dans le noyau nucléaire brûlant d'une étoile, les naines brunes trouvent un équilibre plus zen, atteindre en quelque sorte une écurie, état plus doux par rapport aux étoiles à fusion.

Les naines brunes sont considérées comme le chaînon manquant entre les planètes géantes gazeuses les plus massives et les plus petites étoiles, et parce qu'ils brillent relativement faiblement, ils ont été difficiles à repérer dans le ciel nocturne. Comme des étoiles, certaines naines brunes peuvent retenir le disque de gaz tourbillonnant et de poussière laissé par leur formation initiale. Ce matériau peut entrer en collision et s'accumuler pour former des planètes, bien qu'il ne soit pas clair exactement quel type de planètes les naines brunes peuvent générer.

Aujourd'hui chercheurs au MIT, l'Université de l'Oklahoma, et ailleurs, avec l'aide de scientifiques citoyens, ont identifié la jeune naine brune la plus proche avec le type de disque qui pourrait potentiellement former des planètes. La naine brune, nommé W1200-7845, n'a que 3,7 millions d'années et se situe à près de 102 parsecs, ou à environ 332 années-lumière de la Terre.

A cette proximité, les scientifiques pourront peut-être zoomer sur le jeune système avec de futurs télescopes de grande puissance, pour examiner les premières conditions du disque d'une naine brune et peut-être en apprendre davantage sur le type de planètes que les naines brunes pourraient supporter.

Le nouveau système a été découvert par Disk Detective, un projet crowdsourcé financé par la NASA et hébergé par Zooniverse qui fournit des images d'objets dans l'espace pour le public à classer, dans le but de sélectionner des objets qui sont probablement des étoiles avec des disques qui pourraient potentiellement héberger des planètes.

Les chercheurs présentent leurs résultats, ainsi que l'annonce d'une nouvelle version du site Disk Detective, cette semaine à la réunion entièrement virtuelle de l'American Astronomical Society.

"Au sein de notre quartier solaire"

Les utilisateurs de Diskdetective.org, qui a été lancé pour la première fois en 2014, peut regarder à travers des "flipbooks" - des images du même objet dans l'espace, prises par le Wide-field Infrared Survey Explorer de la NASA, ou SAGE, qui détecte les émissions infrarouges telles que le rayonnement thermique émis par les débris de gaz et de poussière dans les disques stellaires. Un utilisateur peut classer un objet en fonction de certains critères, par exemple si l'objet apparaît ovale - une forme qui ressemble davantage à une galaxie - ou rond - un signe que l'objet est plus probablement une étoile hébergeant un disque.

"Nous avons plusieurs citoyens scientifiques qui examinent chaque objet et donnent leur propre opinion indépendante, et faites confiance à la sagesse de la foule pour décider quelles choses sont probablement des galaxies et quelles choses sont probablement des étoiles avec des disques autour d'elles, " déclare le co-auteur de l'étude Steven Silverberg, un post-doctorat à l'Institut Kavli d'astrophysique et de recherche spatiale du MIT.

De là, une équipe scientifique comprenant Silverberg assure le suivi des disques classés par la foule, en utilisant des méthodes et des télescopes plus sophistiqués pour déterminer s'il s'agit bien de disques, et quelles caractéristiques les disques peuvent avoir.

Dans le cas du W1200-7845 nouvellement découvert, les scientifiques citoyens ont d'abord classé l'objet en tant que disque en 2016. L'équipe scientifique, dont Silverberg et Maria Schutte, un étudiant diplômé de l'Université de l'Oklahoma, puis regardé de plus près la source avec un instrument infrarouge sur les télescopes Magellan de 6,5 mètres à l'observatoire de Las Campanas au Chili.

Avec ces nouvelles observations, ils ont déterminé que la source était bien un disque autour d'une naine brune qui vivait au sein d'un "groupe en mouvement" - un amas d'étoiles qui ont tendance à se déplacer comme une seule dans le ciel nocturne. En astronomie, il est beaucoup plus facile de déterminer l'âge d'un groupe d'objets plutôt qu'un seul. Parce que la naine brune faisait partie d'un groupe en mouvement d'environ 30 étoiles, les chercheurs précédents ont pu estimer un âge moyen pour le groupe, environ 3,7 millions d'années, c'était probablement aussi l'âge de la naine brune.

La naine brune est aussi très proche de la Terre, à environ 102 parsecs, le rendre le plus proche, jeune naine brune encore détectée. En comparaison, notre étoile la plus proche, Alpha Centauri, est à 1 parsec de la Terre.

"Quand c'est si proche, nous considérons qu'il est dans le voisinage solaire, " dit Schutte. " Cette proximité est vraiment importante, parce que les naines brunes ont une masse plus faible et sont intrinsèquement moins brillantes que d'autres objets comme les étoiles. Donc plus ces objets sont proches de nous, plus nous pourrons voir de détails."

A la recherche de Peter Pan

L'équipe prévoit de zoomer davantage sur W1200-7845 avec d'autres télescopes, comme ALMA, le Large Millimeter Array d'Atacama au Chili, comprenant 66 énormes paraboles radio qui fonctionnent ensemble comme un télescope puissant pour observer l'univers entre les bandes radio et infrarouge. A cette gamme et précision, les chercheurs espèrent voir le disque de la naine brune elle-même, mesurer sa masse et son rayon.

"La masse d'un disque vous indique simplement combien de choses se trouvent sur le disque, qui nous dirait si la formation des planètes se produit autour de ces systèmes, et quelles sortes de planètes vous seriez capable de produire, " dit Silverberg. " Vous pouvez également utiliser ces données pour déterminer quels types de gaz se trouvent dans le système, ce qui vous renseignerait sur la composition du disque. "

En attendant, les chercheurs lancent une nouvelle version de Disk Detective. En avril 2019, le site a été interrompu, comme sa plateforme d'hébergement, le populaire portail scientifique citoyen Zooniverse, a brièvement retiré sa plate-forme logicielle précédente en faveur d'une version mise à jour. La plate-forme mise à jour a incité Silverberg et ses collègues à réorganiser Disk Detective. La nouvelle version, lancement cette semaine, comprendra des images d'un sondage en plein ciel, PanSTARRS, qui observe la majeure partie du ciel dans des bandes optiques à haute résolution.

"Nous obtenons des images plus actuelles avec différents télescopes avec une meilleure résolution spatiale cette fois-ci, " dit Silverberg, qui gérera le nouveau site du MIT.

Là où la version précédente du site visait à trouver des disques autour d'étoiles et d'autres objets, le nouveau site est conçu pour sélectionner des disques "Peter Pan", des disques de gaz et de poussière qui devraient être assez vieux pour avoir formé des planètes, mais pour une raison quelconque, pas encore tout à fait.

"Nous les appelons disques de Peter Pan parce qu'ils semblent ne jamais grandir, " dit Silverberg.

L'équipe a identifié son premier disque Peter Pan avec Disk Detective en 2016. Depuis lors, seven others have been found, each at least 20 million years old. With the new site, they hope to identify and study more of these disks, which could help to nail down conditions under which planets, and possibly life, may form.

"The disks we find will be excellent places to look for exoplanets, " Silverberg says.

"If planets take longer to form than we previously thought, the star they orbit will have fewer gigantic flares when the planets finally form. If the planet receives fewer flares than it would around a younger star, that could significantly impact our expectations for discovering life there."