Découverte de quatre nouveaux disques de poussière

Vue d’artiste d’un disque de poussière autour d’une naine brune. Crédit : Robin Dienel

Montréal, QCPeu de temps après leur formation, les étoiles peuvent être encore entourées d’un disque de gaz et de poussière en rotation. Les astrophysiciens s’intéressent particulièrement à ces disques qui sont des témoins privilégiés de la formation et de l’évolution des planètes. Il est cependant ardu de les identifier autour des étoiles les moins massives ou des naines brunes. Une équipe internationale d’astronomes, dirigée par Anne Boucher de l’Institut de recherche sur les exoplanètes (iREx) de l’Université de Montréal, a découvert quatre disques autour de tels objets célestes de faible masse. Leurs travaux sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal.

Trois de ces objets sont des naines brunes, et possèdent une masse comprise entre environ 13 et 18 fois celle de la planète Jupiter. Le quatrième objet, quant à lui, est tout juste assez massif pour être une étoile, sa masse avoisinant 120 fois la masse de Jupiter. En comparaison, la masse du Soleil est d’environ 1000 fois la masse de Jupiter.

“Il est très intéressant de découvrir des astres de faible masse qui possèdent encore des disques, car leur présence indique une formation planétaire. Cela permet de mieux comprendre l’évolution des étoiles et des planètes”, indique l’auteure principale de l’article, Anne Boucher.

Dans un disque, les grains de poussière entrent en collision et s’agrègent pour former des cailloux, lesquels forment ensuite des rochers, et ainsi de suite jusqu’à former des planétésimaux, puis des embryons planétaires et finalement des planètes rocheuses similaires à la Terre ou à Vénus. Certains de ces cœurs rocheux font ensuite l’accrétion de grandes quantités de gaz et deviennent des planètes géantes gazeuses.

La poussière du disque, chauffée par l’objet central, émet beaucoup de lumière dans le domaine infrarouge. Les astronomes n’ont besoin que de recueillir cette lumière à l’aide de télescopes munis de cameras infrarouge pour les identifier.

Dans certains disques, la formation de planètes est déjà terminée. Il ne reste alors que les débris laissés par les collisions qui se sont produites lors de la formation des planètes. Un anneau de poussière entoure donc l’étoile jusqu’à ce que ces vestiges soient balayés hors du système stellaire. D’autres disques sont dans une étape de transition entre la formation de planètes et la phase de vestiges poussiéreux.

Il est important pour les astronomes de distinguer ces différents types de disques pour mieux comprendre comment les différents systèmes planétaires (y compris le nôtre!) se forment et évoluent avec le temps.

L’équipe d’Anne Boucher a déterminé que les quatre disques nouvellement détectés sont soit dans une phase de formation planétaire, soit dans une phase de transition. Aucun ne se trouve dans la phase ultérieure de vestiges poussiéreux. Fait intéressant, deux des quatre objets stellaires sont possiblement âgés d’environ 42-45 millions d’années. Cela en ferait les systèmes les plus vieux connus à ce jour qui présentent encore des signes de formation planétaire active.

“Il y a encore tellement à apprendre sur les disques autour d’astres de faible masse”, conclut Jonathan Gagné, un co-auteur et collaborateur de l’iREx, chercheur postdoctoral à la Carnegie Institution for Science, à Washington DC. “Heureusement, nous pouvons maintenant mener plus de recherches sur ces derniers afin de déterminer quel type d’activité s’y produit et d’identifier les meilleurs candidats pour la recherche d’exoplanètes”.

Les autres co-auteurs de l’étude sont David Lafrenière et René Doyon, de l’iREx à l’Université de Montréal, Lison Malo du télescope Canada-France-Hawaii et de l’iREx, Jackie Faherty de Carnegie Institution for Science, et Christine Chen du Space Telescope Science Institute.

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Référence:
Anne Boucher, David Lafrenière, Jonathan Gagné, Lison Malo, Jacqueline K. Faherty, René Doyon, Christine H. Chen, BANYAN. VIII. New low-mass stars and brown dwarfs with candidate circumstellar disks, The Astrophysical Journal, 2016 (accepté).

Renseignements :
Anne Boucher
Institut de recherche sur les exoplanètes
Université de Montréal
Téléphone : (514) 343 6111 poste 3797
boucher@astro.umontreal.ca

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