Une étape unique de l'évolution du système planétaire a été imagée par les astronomes, montrant du monoxyde de carbone en mouvement rapide s'écoulant d'un système stellaire à plus de 400 années-lumière, une découverte qui donne l'occasion d'étudier comment notre propre système solaire s'est développé.

Les astronomes ont détecté du monoxyde de carbone en mouvement rapide s'échappant d'un jeune, étoile de faible masse :une étape unique de l'évolution du système planétaire qui peut donner un aperçu de l'évolution de notre propre système solaire et suggère que la façon dont les systèmes se développent peut être plus compliquée qu'on ne le pensait auparavant.

Bien qu'il ne soit pas clair comment le gaz est éjecté si rapidement, l'équipe de chercheurs, dirigé par l'Université de Cambridge, pense qu'il peut être produit à partir de comètes glacées vaporisées dans la ceinture d'astéroïdes de l'étoile. Les résultats seront présentés lors de la conférence virtuelle Five Years After HL Tau en décembre.

La détection a été faite avec l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili, dans le cadre d'une enquête auprès de jeunes étoiles de « classe III », rapporté dans un article antérieur. Certaines de ces étoiles de classe III sont entourées de disques de débris, qui sont censés être formés par les collisions en cours de comètes, astéroïdes et autres objets solides, connu sous le nom de planétésimaux, dans les confins des systèmes planétaires récemment formés. La poussière et les débris restants de ces collisions absorbent la lumière de leurs étoiles centrales et réémettent cette énergie sous la forme d'une faible lueur qui peut être étudiée avec ALMA.

Dans les régions intérieures des systèmes planétaires, les processus de formation des planètes devraient entraîner la perte de toutes les poussières les plus chaudes, et les étoiles de classe IIII sont celles qui restent avec - au plus - sombres, poussière froide. Ces faibles ceintures de poussière froide sont similaires aux disques de débris connus observés autour d'autres étoiles, similaire à la ceinture de Kuiper dans notre propre système solaire, qui est connu pour héberger des astéroïdes et des comètes beaucoup plus gros.

Dans l'enquête, l'étoile en question, 'PAS de lup', soit environ 70% de la masse de notre soleil, s'est évanoui, disque poussiéreux de faible masse, mais c'était la seule étoile de classe III où du monoxyde de carbone a été détecté, une première pour ce type de jeune star avec ALMA. Bien que l'on sache que de nombreuses jeunes étoiles hébergent encore les disques riches en gaz formant des planètes avec lesquels elles sont nées, NO Lup est plus évolué, et aurait pu s'attendre à avoir perdu ce gaz primordial après la formation de ses planètes.

Alors que la détection de monoxyde de carbone est rare, ce qui rendait l'observation unique était l'échelle et la vitesse du gaz, ce qui a incité une étude de suivi pour explorer son mouvement et ses origines.

"Le simple fait de détecter du monoxyde de carbone était excitant, puisqu'aucune autre jeune étoile de ce type n'avait été précédemment imagée par ALMA, " a déclaré le premier auteur Joshua Lovell, un doctorat étudiant de l'Institut d'astronomie de Cambridge. "Mais quand nous avons regardé de plus près, nous avons trouvé quelque chose d'encore plus inhabituel :étant donné la distance entre le gaz et l'étoile, ça allait beaucoup plus vite que prévu. Cela nous a laissé perplexes pendant un certain temps."

Grant Kennedy, Chercheur universitaire de la Royal Society à l'Université de Warwick, qui a dirigé le travail de modélisation de l'étude, a trouvé une solution au casse-tête. "Nous avons trouvé un moyen simple de l'expliquer :en modélisant un anneau à gaz, mais en donnant au gaz un coup de pied supplémentaire vers l'extérieur, " at-il dit. " D'autres modèles ont été utilisés pour expliquer les jeunes disques avec des mécanismes similaires, mais ce disque ressemble plus à un disque de débris où nous n'avons jamais vu de vents auparavant. Notre modèle a montré que le gaz est tout à fait cohérent avec un scénario dans lequel il est lancé hors du système à environ 22 kilomètres par seconde, qui est beaucoup plus élevée que n'importe quelle vitesse orbitale stable."

Une analyse plus poussée a également montré que le gaz peut être produit lors de collisions entre astéroïdes, ou pendant les périodes de sublimation - le passage d'une phase solide à une phase gazeuse - à la surface des comètes de l'étoile, devrait être riche en glace de monoxyde de carbone.

Il y a eu des preuves récentes de ce même processus dans notre propre système solaire de la mission New Horizons de la NASA, lorsqu'il a observé l'objet de la ceinture de Kuiper Ultima Thule en 2019 et a trouvé l'évolution de la sublimation à la surface de la comète, qui s'est produit il y a environ 4,5 milliards d'années. Le même événement qui a vaporisé les comètes dans notre propre système solaire il y a des milliards d'années peut donc avoir été capturé pour la première fois à plus de 400 années-lumière, dans un processus qui peut être commun autour des étoiles formant des planètes, et ont des implications sur la façon dont toutes les comètes, astéroïdes, et les planètes évoluent.

"Cette étoile fascinante met en lumière le type de processus physiques qui façonnent les systèmes planétaires peu de temps après leur naissance, juste après qu'ils aient émergé d'être enveloppés par leur disque protoplanétaire, " a déclaré le co-auteur, le professeur Mark Wyatt, également de l'Institut d'astronomie. "Alors que nous avons vu du gaz produit par des planétésimaux dans des systèmes plus anciens, le taux de cisaillement auquel le gaz est produit dans ce système et sa nature sortante sont tout à fait remarquables, et pointent vers une phase d'évolution du système planétaire à laquelle nous assistons ici pour la première fois."

Bien que l'énigme ne soit pas entièrement résolue, et une modélisation plus détaillée sera nécessaire pour comprendre comment le gaz est éjecté si rapidement, ce qui est sûr, c'est que ce système va être la cible de mesures de suivi plus intenses.

"Nous espérons qu'ALMA sera de retour en ligne l'année prochaine, et nous ferons le nécessaire pour observer à nouveau ce système plus en détail, " a déclaré Lovell. " Compte tenu de tout ce que nous avons appris sur ce stade précoce de l'évolution du système planétaire avec seulement une courte observation de 30 minutes, il y a encore tellement plus que ce système peut nous dire."