Image ALMA du disque formant planète autour de la jeune étoile RU Lup, montrant un ensemble géant de bras spiraux fabriqués à partir de gaz. La structure s'étend à près de 1000 unités astronomiques de l'étoile. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Huang; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Les environnements de formation de planètes peuvent être beaucoup plus complexes et chaotiques que prévu. En témoigne une nouvelle image de la star RU Lup, réalisé avec le Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) d'Atacama.
Toutes les planètes, y compris ceux de notre système solaire, naissent dans des disques de gaz et de poussière autour des étoiles, disques dits protoplanétaires. Grâce à ALMA, nous avons de superbes images haute résolution de plusieurs de ces usines planétaires, montrant des disques poussiéreux avec de multiples anneaux et lacunes qui suggèrent la présence de planètes émergentes. Les exemples les plus connus sont HL Tau et TW Hydrae.
Mais les disques ne sont pas nécessairement aussi ordonnés que le suggèrent ces premières observations de poussière. Une nouvelle image ALMA de RU Lup, une jeune étoile variable de la constellation du Lupus, a révélé un ensemble géant de bras spiraux faits de gaz, s'étendant bien au-delà de son disque de poussière plus connu. Cette structure en spirale, ressemblant à une "mini-galaxie", s'étend à près de 1000 unités astronomiques (au) de l'étoile, beaucoup plus loin que le disque de poussière compact qui s'étend jusqu'à environ 60 au.
Observations précédentes de RU Lup avec ALMA, qui faisaient partie du projet de sous-structures de disque à haute résolution angulaire (DSHARP), ont déjà révélé des signes de formation continue de la planète, suggéré par les trous de poussière dans son disque protoplanétaire. "Mais nous avons également remarqué de faibles structures gazeuses de monoxyde de carbone (CO) qui s'étendaient au-delà du disque. C'est pourquoi nous avons décidé d'observer à nouveau le disque autour de l'étoile, cette fois en se concentrant sur le gaz au lieu de la poussière, " a déclaré Jane Huang du Centre d'astrophysique, Harvard &Smithsonian (CfA) et auteur principal d'un article publié aujourd'hui dans le Journal d'astrophysique .
Image ALMA du disque formant une planète autour de la jeune étoile RU Lup. L'image en médaillon (en bas à gauche, disque rouge) montre une observation précédente (DSHARP) du disque de poussière avec des anneaux et des espaces qui suggèrent la présence de planètes en formation. La nouvelle observation montre une grande structure en spirale (en bleu), fait de gaz, qui s'étend bien au-delà du disque de poussière compact. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Huang et S. Andrews; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Les disques protoplanétaires contiennent beaucoup plus de gaz que de poussière. Alors que la poussière est nécessaire pour accumuler les noyaux des planètes, le gaz crée leurs atmosphères.
Dans les années récentes, les observations à haute résolution des structures de poussière ont révolutionné notre compréhension de la formation des planètes. Cependant, cette nouvelle image du gaz indique que la vision actuelle de la formation des planètes est encore trop simpliste et qu'elle pourrait être beaucoup plus chaotique qu'on ne l'avait précédemment déduit des images bien connues de disques annelés parfaitement concentriques
"Le fait que nous ayons observé cette structure en spirale dans le gaz après une observation plus longue suggère que nous n'avons probablement pas vu toute la diversité et la complexité des environnements de formation de planètes. Nous avons peut-être manqué une grande partie des structures de gaz dans d'autres disques, " a ajouté Huang.
Huang et son équipe suggèrent plusieurs scénarios qui pourraient expliquer pourquoi les bras spiraux sont apparus autour de RU Lup. Peut-être que le disque s'effondre sous sa propre gravité, parce qu'il est si massif. Ou peut-être que RU Lup interagit avec une autre star. Une autre possibilité est que le disque interagisse avec son environnement, accumulation de matière interstellaire le long des bras spiraux.
"Aucun de ces scénarios n'explique complètement ce que nous avons observé, " a déclaré Sean Andrews, membre de l'équipe de CfA. " Il pourrait y avoir des processus inconnus qui se produisent pendant la formation de la planète que nous n'avons pas encore pris en compte dans nos modèles. Nous n'apprendrons ce qu'ils sont que si nous trouvons d'autres disques qui ressemblent à RU Lup."
