Cette image en fausses couleurs montre les filaments d'accrétion autour de la protoétoile [BHB2007] 1. Les grandes structures sont des afflux de gaz moléculaire (CO) alimentant le disque entourant la protoétoile. L'encart montre l'émission de poussière du disque, qui est vu de côté. Les "trous" dans la carte des poussières représentent une énorme cavité annelée vue (de côté) dans la structure du disque. Crédit :MPE
Des systèmes stellaires comme le nôtre se forment à l'intérieur de nuages interstellaires de gaz et de poussière qui s'effondrent en produisant de jeunes étoiles entourées de disques protoplanétaires. Les planètes se forment à l'intérieur de ces disques protoplanétaires, laissant des lacunes claires, qui ont été récemment observés dans des systèmes évolués, au moment où le nuage mère s'est éclairci. ALMA a maintenant révélé un disque protoplanétaire évolué avec un grand espace toujours alimenté par le nuage environnant via de grands filaments d'accrétion. Cela montre que l'accrétion de matière sur le disque protoplanétaire se poursuit plus longtemps qu'on ne le pensait auparavant, affectant l'évolution du futur système planétaire.
Une équipe d'astronomes dirigée par le Dr Felipe Alves du Center for Astrochemical Studies (CAS) de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE) a utilisé le réseau Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) pour étudier le processus d'accrétion dans l'objet stellaire. [BHB2007] 1, un système situé à la pointe du Pipe Molecular Cloud. Les données ALMA révèlent un disque de poussière et de gaz autour de la protoétoile, et de gros filaments de gaz autour de ce disque. Les scientifiques interprètent ces filaments comme des streamers d'accrétion alimentant le disque avec de la matière extraite du nuage ambiant.
Le disque retraite le matériau accrété, le livrer à la protoétoile. La structure observée est très inhabituelle pour les objets stellaires à ce stade de l'évolution - avec un âge estimé à 1, 000, 000 ans—lorsque les disques circumstellaires sont déjà formés et mûris pour la formation des planètes. "Nous avons été assez surpris d'observer des filaments d'accrétion aussi proéminents tombant dans le disque, " a déclaré Alves. " L'activité du filament d'accrétion démontre que le disque continue de croître tout en nourrissant simultanément la protoétoile. "
L'équipe rapporte également la présence d'une énorme cavité à l'intérieur du disque. La cavité a une largeur de 70 unités astronomiques, et il englobe une zone compacte de gaz moléculaire chaud. En outre, des données supplémentaires aux fréquences radio par le Very Large Array (VLA) indiquent l'existence d'une émission non thermique au même endroit où le gaz chaud a été détecté. Ces deux éléments de preuve indiquent qu'un objet substellaire - une jeune planète géante ou une naine brune - est présent dans la cavité. Comme ce compagnon accumule du matériel du disque, il chauffe le gaz et alimente éventuellement de forts vents et/ou jets ionisés. L'équipe estime qu'un objet d'une masse comprise entre 4 et 70 masses de Jupiter est nécessaire pour produire l'espace observé dans le disque.
Deux observations différentes du disque protoplanétaire montrent des signatures de la formation d'un compagnon de la protoétoile. L'échelle de gris représente l'émission thermique de poussière du disque, même que dans l'encart de la figure 1. Les contours rouge/bleu montrent les niveaux d'émission de luminosité moléculaire de CO du côté nord/sud de la cavité de poussière observée avec ALMA. L'émission de CO plus brillante du sud indique que le gaz y est plus chaud. Cet emplacement coïncide avec une zone d'émission non thermique traçant des gaz ionisés (contours verts) observée avec le VLA (milieu), qui est observé en plus de la protoétoile (centre de l'image). L'équipe propose que le gaz ionisé et le gaz moléculaire chaud soient dus à la présence d'une protoplanète ou d'une naine brune dans la cavité. La configuration d'un tel système est illustrée dans le croquis de droite. Crédit :MPE ; illustration :Gabriel A. P. Franco
"Nous présentons un nouveau cas de formation d'étoiles et de planètes se produisant en tandem, " déclare Paola Caselli, directeur chez MPE et chef du groupe CAS. "Nos observations indiquent fortement que les disques protoplanétaires continuent d'accréter de la matière même après le début de la formation de la planète. Ceci est important car la nouvelle matière tombant sur le disque affectera à la fois la composition chimique du futur système planétaire et l'évolution dynamique de l'ensemble du disque." Ces observations posent également de nouvelles contraintes temporelles pour la formation des planètes et l'évolution des disques, mettant en lumière la façon dont les systèmes stellaires comme le nôtre sont sculptés à partir du nuage d'origine.
