jeudi 3 janvier 2019

Un disque protoplanétaire dédoublé et à inclinaisons différentes


Pour la première fois, des astronomes ont observé finement un disque protoplanétaire très distordu. Il semble composé de deux disques inclinés différemment autour de l'étoile d'à peine quelques dizaines de milliers d'années, ce qui pourrait expliquer pourquoi certaines planètes ont des orbites inclinées par rapport au plan de rotation "normal" autour de l'étoile.




C'est encore une fois avec le réseau de radiotélescopes chilien ALMA que cette découverte a été faite. On sait depuis plusieurs années que des systèmes stellaires ont des planètes dont les orbites peuvent former des plans très différents. Notre système solaire n'est pas en reste, avec une différence maximale de 7° avec le plan de l'écliptique. Une explication qui a été donnée pour expliquer ces différences de plans orbitaux est que certaines planètes auraient pu connaître des collisions avec d'autres objets dans les premiers temps du système, les éjectant du plan orbital initial. 
Mais cette observation directe obtenue avec ALMA par l'équipe japonaise menée par Nami Sakai (RIKEN Cluster for Pioneering Research) et publiée aujourd'hui dans Nature, indique que ces différents plans orbitaux planétaires pourraient être dûs aux orbites initiales des nuages de gaz et de poussières qui entouraient les étoiles naissantes et qui ont donné naissance à ces planètes.

La protoétoile située à 447 années-lumière que les astrophysiciens japonais ont observée avec ALMA en ondes radio est appelée IRAS 04368+2557, elle est située dans un nuage de gaz moléculaire nommé L1527. Il s'agit d'une étoile naissante encore engluée dans son nuage de gaz. Mais elle est clairement entourée par un disque vu par la tranche et divisé en deux : une partie interne qui tourne dans un certain plan orbital et une partie externe qui tourne dans un autre plan. Les deux plans paraissent connectés entre eux à une distance comprise entre 40 et 60 unités astronomiques de l'étoile.

Pour expliquer ce phénomène étonnant, les chercheurs suggèrent deux hypothèses a priori raisonnables. La première serait qu'il s'agirait de rien d'autre que des irrégularités de flux de matière qui préexistaient au sein du nuage de gaz moléculaire qui donne naissance à l'étoile et à son système. La seconde hypothèse est plus intéressante car moins évidente : il pourrait s'agir d'un effet magnétique. Les forces induites par le champ magnétique de la protoétoile seraient dans un plan différent du plan de rotation du disque initial issu des effets gravitationnels. Seule la partie interne la plus proche de l'étoile ressentirait suffisamment le champ magnétique pour le suivre via ces particules ionisées, la partie plus externe n'étant pas soumise à ces forces magnétiques. Il s'en suivrait pour le gaz et la poussière deux plans de rotation distincts en fonction de la distance de l'étoile.

Les astrophysiciens japonais conviennent que ces différentes hypothèses doivent encore être approfondies sous l'angle d'observations de systèmes semblables à celui de IRAS 04368+2557 avant de pouvoir conclure définitivement sur l'origine de ces distorsions des plans de rotation. La diversité des plans orbitaux des planètes vient peut-être de trouver une nouvelle cause, beaucoup moins moins violente que celle du paradigme actuel. 


Source

Warped disk around an infant protostar
Nami Sakai et al.
Nature en ligne (31 December 2018)


Illustrations

1) Vue d'artiste du disque distordu autour de la protoétoile IRAS04368+2557 (RIKEN)

2) Données obtenues avec ALMA à 0,9 mm et 1,3 mm de longueur d'onde (Sakai et al./Nature)