jeudi 17 janvier 2019

Découverte d'un disque protoplanétaire incliné à 90° autour d'un couple d'étoiles


Un disque protoplanétaire situé autour d'un couple d'étoiles, ce n'est pas nouveau, mais si ce disque de gaz et de poussières est incliné de 90° par rapport au plan formé par les deux étoiles, voilà une jolie découverte. Ce disque protoplanétaire tout à fait atypique vient d'être observé grâce au réseau ALMA.



Grant Kennedy (University of Warwick) et ses collaborateurs publient leur découverte dans Nature Astronomy. Le système s'appelle HD 98800, il est situé à 146,4 années-lumière. Il est composé de deux couples d'étoiles très resserrés (environ 1 unité astronomique) dont l'un des couples (le bien nommé HD 98800BaBb) est donc entouré d'un disque protoplanétaire (id est circumbinaire). HD 98800 est donc un système quadruple d'étoiles assez complexe formé de deux couples binaires éloignés de 54 unités astronomiques.

Des observations de ce riche système avec ALMA ont permis à Grant Kennedy et ses collaborateurs de montrer que le disque de poussières qui entoure HD 98800BaBb est totalement inédit : il montre une orbite polaire, un plan perpendiculaire au plan de rotation du couple d'étoile autour duquel il évolue.
Ce qui est intéressant, c'est qu'alors que des disques de gaz sont observés autour de quasiment toutes les étoiles jeunes, on sait qu'environ un tiers d'entre eux vont former des planètes. Il y a donc une possibilité non négligeable pour que le système HD 98800 engendre un cas très particulier où des planètes tournent autour d'un couple d'étoiles, mais à 90° du plan de rotation de ces étoiles.
En fait, la théorie de la dynamique des disques protoplanétaires autour d'un couple d'étoiles indique qu'il existe deux configurations stables : une dans laquelle le disque et le plan orbital des étoiles est coplanaire, et l'autre où ils sont orthogonaux. Des observations antérieures avaient déjà trouvé des systèmes coplanaires, mais jamais de cas perpendiculaires. C'est désormais chose faite. C'est bien la première fois que l'on observe un disque circumbinaire avec une telle inclinaison. D'après les chercheurs, le disque de gaz et de poussières montre de plus  des signes très similaires à ce qui peut être observé dans des disques en train de former des planètes autour d'étoiles seules. Ils en déduisent donc qu'il doit exister une grande quantité de planètes circumbinaires (tournant autour d'un couple d'étoiles) qui doivent être très désalignées par rapport au plan de leurs étoiles. 

Dans ce cas particulier avec un angle de 90°, si une planète est déjà présente dans le disque de poussière, les deux étoiles principales seraient vues dans le ciel d'une manière très particulière, se mouvant de part et d'autre du disque protoplanétaire qui traverserait le ciel perpendiculairement à l'horizon. 
On pense souvent que les autres systèmes stellaires ressemblent au nôtre, avec des planètes orbitant toutes dans le même plan (ou presque) autour d'une étoile, mais il n'en est rien, comme le prouve le système HD 98800. De très nombreuses configurations d'exoplanètes doivent être imaginées.


Source

A circumbinary protoplanetary disk in a polar configuration
Grant M. Kennedy, et al.
Nature Astronomy (14 january 2019)


Illustration

Vue d'artiste de la binaire HD 98800BaBb entourée de son disque incliné à 90° (Mark Garlick, University of Warwick)

3 commentaires :

Pascal a dit…

Bonjour,

Les auteurs avancent-ils une explication au plan de rotation du disque, orthogonal plutôt que coplanaire à celui de la binaire BaBb ? Si oui, est-elle spécifique aux systèmes circumbinaires ? Ou à la présence de l'autre binaire proche (AaAb je suppose...) ; et d'ailleurs connait-on le plan de révolution des 2 binaires entre elles et son rapport avec les 2 premiers ? En tout cas, encore un bel exemple où la réalité dépasse la fiction !

Dr Eric SIMON a dit…

Vous pouvez voir l'article original, qui vous donnera certaines réponses : https://www.nature.com/articles/s41550-018-0667-x.epdf?author_access_token=bZKvvdOCZA-yoQOarTn4gNRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0PcQUY0gj0KVPBjCZ3VxHV73kasQSCTnhMFzKLbVBNVTnRfvtNOUB9izTD8AaoKamvPvSk0YE5OmYdk_AjuavjrZ5YzANGmv-gSHQQiQHOgNg%3D%3D&fbclid=IwAR0j1IUvJ0ufxgr3whEsR-VWsHA2B_pxpNoWxa4qMlFGhqyWXKIgMYaJUuw

Pascal a dit…

Merci bcp pour le lien à l'article, lequel répond complètement à mes questions. J'ai aussi trouvé intéressant l'intrication observation/simulations, ces dernières permettant par exemple de lever -probablement- l’ambiguïté Doppler sur l'inclinaison du disque ; elles apportent ici comme ailleurs des réponses statistiques à l'évolution de systèmes chaotiques vers des attracteurs, en fonction des conditions initiales (comme l'excentricité de la binaire centrale, qui conditionnerait la probabilité d'un disque polaire).