Des astronomes ont découvert une petite planète cachée dans des nuages de gaz et de poussière tourbillonnant dans un jeune système solaire, en étudiant l’accumulation de matière autour des points de Lagrange.
C’est selon une étude publiée cette semaine dans The Astrophysical Journal Letters.
L’étude de ces protoplanètes est difficile. Leurs pépinières stellaires sont enveloppées d’épais amas chauds de gaz principalement hydrogène, empêchant les astronomes d’observer clairement la naissance des étoiles et des planètes.
“La détection directe de jeunes planètes est très difficile et n’a jusqu’à présent réussi que dans un ou deux cas”, a déclaré Feng Long, premier auteur de l’étude et chercheur postdoctoral au Center for Astrophysics de Harvard. a dit. “Les planètes sont toujours trop faibles pour que nous puissions les voir car elles sont noyées dans d’épaisses couches de gaz et de poussière.”
Pour surmonter cet obstacle, Long et ses collègues développé une méthode pour détecter les bébés mondes et l’a utilisée pour découvrir ce qui semble être une jeune planète se formant autour de LkCa 15, une étoile juvénile située à 518 années-lumière de la Terre.
Voici comment l’équipe a dit qu’elle l’avait fait. Ils ont utilisé les données d’observation recueillies par le télescope ALMA, qui ont révélé un amas de masse et une caractéristique en forme d’arc, deux signes révélateurs que quelque chose d’autre se forme dans le disque protoplanétaire dense de matière entourant la jeune étoile.
Ces images n’ont cependant pas fourni de preuves tangibles d’une planète se formant autour de ce soleil. Mais une autre mesure reliant la paire de fonctionnalités a convaincu l’équipe qu’ils avaient trouvé un monde extraterrestre en devenir. “Cet arc et cette touffe sont séparés d’environ 120 degrés”, a déclaré Long. “Ce degré de séparation ne se produit pas simplement – c’est mathématiquement important.”
La séparation a montré que ces deux caractéristiques se trouvent à Points de Lagrange, des points de l’espace autour desquels les objets peuvent orbiter de manière stable grâce à l’attraction gravitationnelle de deux gros objets proches – par exemple, une étoile et une planète. Le télescope spatial James Webb de la NASA se trouve au deuxième point de Lagrange ou L2 du système solaire entre le Soleil et la Terre.
Cela signifie que le télescope Webb encercle efficacement le point L2 en raison de l’attraction combinée du Soleil et de la Terre sur celui-ci. Il reste en place, relativement parlant, grâce à ces deux corps. Comme l’explique la NASA : “Aux points de Lagrange, l’attraction gravitationnelle de deux grandes masses est précisément égale à la force centripète requise pour qu’un petit objet se déplace avec elles.”
Les données de LkCa 15 ont montré que l’arc est situé au point L4 et que l’amas est à L5. Ceux-ci sont ainsi placés parce qu’un autre objet – une planète cachée – orbite entre eux ; les points de Lagrange sont le résultat de l’attraction gravitationnelle exercée par la jeune étoile et son monde en formation, tout comme le Soleil et la Terre forment des points de Lagrange, l’un d’eux étant la maison de la sonde Webb.
Long et ses collègues ont utilisé les données pour simuler la croissance d’une planète aux propriétés similaires à celle qu’ils pensaient avoir trouvée, et ont comparé les résultats de leur modèle avec les images du télescope.
De fortes similitudes entre les simulations et les données d’observation ont montré qu’une planète se forme probablement autour de LkCa 15. L’objet mystérieux est estimé à environ la taille de Neptune ou de Saturne, et orbite autour de l’étoile à une assez grande distance – 42 fois la distance entre le Soleil et la Terre, et on pense qu’elle a entre un et trois millions d’années.
“[We] placez une planète dans un disque plein de particules de gaz et de particules de poussière, et voyez comment elles interagissent et évoluent selon une physique connue », a déclaré Long. « En fin de compte, une image sera généralement créée pour présenter l’architecture du système à certaines étapes de temps. Cette image modèle montrera à quoi ressemblerait l’émission de longueur d’onde millimétrique, [so we can] faire une comparaison directe avec nos observations.”
Pour que les simulations soient efficaces, les astronomes ont dû rassembler autant d’informations que possible sur de nouvelles planètes pour éclairer leur modélisation.
“Il y a une ou deux études dans le passé qui ont tenté de prédire des planètes associées à des caractéristiques similaires, mais dans ces exemples, ils n’ont trouvé qu’une seule caractéristique, donc ce n’est pas si convaincant”, a déclaré Long. Le registre. “Nous en avons trouvé deux, la touffe et l’arc.”
“Nous sommes les premiers à détecter l’accumulation de masse autour des deux points de Lagrange, afin que l’emplacement de la planète puisse être prédit avec plus de précision. Nous sommes impatients d’appliquer cette méthode à d’autres systèmes”, a-t-elle ajouté.
L’essentiel dans la chasse aux planètes en croissance est de rechercher des espaces vides dans le disque protoplanétaire, a-t-elle expliqué.
“Les systèmes avec des lacunes connues sont les principales cibles de recherche”, nous a dit Long. “Cette technique de recherche de jeunes planètes a en fait de nombreuses dépendances inconnues sur d’autres propriétés du système que nous explorons encore. [finding more] des échantillons avec ces fonctionnalités seraient très utiles pour définir les futures directions de recherche.” ®
