Cette image, prises avec l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dont l'ESO est partenaire, montre des vues larges (à gauche) et rapprochées (à droite) du disque formant la lune entourant le PDS 70c, une jeune planète semblable à Jupiter à près de 400 années-lumière. La vue rapprochée montre le PDS 70c et son disque circumplanétaire à l'avant, avec le plus grand disque en forme d'anneau circumstellaire occupant la majeure partie du côté droit de l'image. L'étoile PDS 70 est au centre de l'image grand angle sur la gauche. Deux planètes ont été trouvées dans le système, PDS 70c et PDS 70b, ce dernier n'étant pas visible sur cette image. Ils ont creusé une cavité dans le disque circumstellaire en engloutissant le matériau du disque lui-même, grandissant en taille. Dans ce processus, PDS 70c a acquis son propre disque circumplanétaire, qui contribue à la croissance de la planète et où les lunes peuvent se former. Ce disque circumplanétaire est aussi grand que la distance Soleil-Terre et a une masse suffisante pour former jusqu'à trois satellites de la taille de la Lune. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.
En utilisant l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dont l'Observatoire Européen Austral (ESO) est partenaire, les astronomes ont détecté sans ambiguïté la présence d'un disque autour d'une planète en dehors de notre système solaire pour la première fois. Les observations apporteront un nouvel éclairage sur la formation des lunes et des planètes dans les jeunes systèmes stellaires.
"Notre travail présente une détection claire d'un disque dans lequel des satellites pourraient se former, " dit Myriam Benisty, chercheur à l'Université de Grenoble, La France, et à l'Université du Chili, qui a dirigé la nouvelle recherche publiée aujourd'hui dans Les lettres du journal astrophysique . "Nos observations ALMA ont été obtenues à une résolution si exquise que nous avons pu identifier clairement que le disque est associé à la planète et nous sommes en mesure de contraindre sa taille pour la première fois, " Elle ajoute.
Le disque en question, appelé disque circumplanétaire, entoure l'exoplanète PDS 70c, l'un des deux géants, Des planètes semblables à Jupiter en orbite autour d'une étoile à près de 400 années-lumière. Les astronomes avaient déjà trouvé des indices d'un disque "formant la lune" autour de cette exoplanète, mais, puisqu'ils ne pouvaient pas distinguer clairement le disque de son environnement environnant, ils ne pouvaient pas confirmer sa détection, jusqu'à maintenant.
En outre, avec l'aide d'ALMA, Benisty et son équipe ont découvert que le disque a à peu près le même diamètre que la distance de notre Soleil à la Terre et une masse suffisante pour former jusqu'à trois satellites de la taille de la Lune.
Mais les résultats ne sont pas seulement essentiels pour découvrir comment les lunes apparaissent. "Ces nouvelles observations sont également extrêmement importantes pour prouver les théories de la formation des planètes qui n'ont pas pu être testées jusqu'à présent, " dit Jaehan Bae, un chercheur du Laboratoire Terre et Planètes de la Carnegie Institution for Science, NOUS., et auteur de l'étude.
Les planètes se forment en disques poussiéreux autour de jeunes étoiles, creusant des cavités alors qu'ils engloutissent la matière de ce disque circumstellaire pour se développer. Dans ce processus, une planète peut acquérir son propre disque circumplanétaire, qui contribue à la croissance de la planète en régulant la quantité de matière qui lui tombe dessus. À la fois, le gaz et la poussière dans le disque circumplanétaire peuvent se rassembler dans des corps de plus en plus gros par de multiples collisions, menant finalement à la naissance des lunes.
Mais les astronomes ne comprennent pas encore pleinement les détails de ces processus. "En bref, on ne sait toujours pas quand, où, et comment les planètes et les lunes se forment, " explique Stefano Facchini, chercheur à l'ESO, également impliqués dans la recherche.
"Plus de 4000 exoplanètes ont été trouvées jusqu'à présent, mais tous ont été détectés dans des systèmes matures. PDS 70b et PDS 70c, qui forment un système rappelant le couple Jupiter-Saturne, sont les deux seules exoplanètes détectées à ce jour qui sont encore en cours de formation, " explique Miriam Keppler, chercheur à l'Institut Max Planck d'astronomie en Allemagne et l'un des co-auteurs de l'étude.
"Ce système nous offre donc une opportunité unique d'observer et d'étudier les processus de formation des planètes et des satellites, " ajoute Facchini.
PDS 70b et PDS 70c, les deux planètes qui composent le système, ont été découverts pour la première fois à l'aide du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO en 2018 et 2019 respectivement, et leur nature unique signifie qu'ils ont été observés avec d'autres télescopes et instruments plusieurs fois depuis.
Les dernières observations ALMA à haute résolution ont maintenant permis aux astronomes d'avoir une meilleure compréhension du système. En plus de confirmer la détection du disque circumplanétaire autour du PDS 70c et d'étudier sa taille et sa masse, ils ont constaté que le PDS 70b ne montre pas de preuve claire d'un tel disque, indiquant qu'il était privé de poussière de son environnement de naissance par le PDS 70c.
Une compréhension encore plus approfondie du système planétaire sera obtenue avec l'Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO, actuellement en construction sur Cerro Armazones dans le désert chilien d'Atacama. « L'ELT sera la clé de cette recherche car, avec sa résolution beaucoup plus élevée, nous pourrons cartographier le système de manière très détaillée, " dit le co-auteur Richard Teague, un chercheur au Centre d'Astrophysique | Harvard et Smithsonian, États-Unis. En particulier, en utilisant l'imageur et le spectrographe ELT moyen infrarouge (METIS) de l'ELT, l'équipe pourra observer les mouvements de gaz autour du PDS 70c pour obtenir une image 3D complète du système.
Cette recherche a été présentée dans l'article "A Circumplanetary Disk Around PDS 70c" à paraître dans Les lettres du journal astrophysique .
