Communiqué de presse

La formation planétaire en action

Les astronomes ont probablement trouvé le premier objet traçant son chemin dans son disque natal entourant une jeune étoile.

24 février 2011

En utilisant le VLT (Very Large Telescope) de l’ESO, une équipe internationale d’astronomes a été capable d’étudier le disque de matière éphémère autour d’une jeune étoile se trouvant dans les premières phases de la formation d’un système planétaire. Pour la première fois un plus petit compagnon a pu être détecté. Il est probablement la cause de l’important sillon que l’on observe dans le disque. Les prochaines observations permettront de déterminer si ce compagnon est une planète ou une naine brune.

Les planètes se forment dans les disques de matière entourant les jeunes étoiles, mais la transition du disque de poussière à un système planétaire est rapide et peu d’objets sont observés pendant cette phase [1]. T Chamaeleontis (T Cha) est l’un de ces objets, une étoile peu lumineuse comparable au Soleil mais venant de commencer sa vie [2], située dans la petite constellation australe du Caméléon. T Cha se trouve à environ 330 années-lumière de la Terre et est âgée de seulement sept millions d’années. Jusqu’à présent aucune planète en formation n’a été trouvée dans ces disques en phase de transition, bien que des planètes aient été vues auparavant dans des disques plus évolués (eso0842, heic0821). 

“De précédentes études ont montré que T Cha était une excellente cible pour étudier comment se forment les systèmes planétaires, » précise Johan Olofsson (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Allemagne), un des principaux auteurs de deux articles publiés dans le journal Astronomy & Astrophysics qui présentent cette nouvelle étude. « Mais cette étoile est relativement distante et toute la puissance du VLTI (le VLT en mode interférométrique) a été nécessaire pour obtenir des détails très précis et voir ainsi ce qui se passe dans ce disque de poussière. » 

Les astronomes ont d’abord observé T Cha avec l’instrument AMBER et le VLTI [3]. Ils ont découvert qu’une partie de la matière du disque formait un anneau étroit de poussière à seulement 20 millions de kilomètres de l’étoile. Au-delà de ce disque intérieur, ils ont trouvé une région dépourvue de poussière, formant un sillon qui s’étend jusqu’à environ 1,1 milliard de kilomètres de l’étoile laissant ensuite la place au disque externe originel. 

Nuria Huélamo (Centro de Astrobiología, ESAC, Espagne), principal auteur du second article reprend l’histoire : “Pour nous, le sillon dans le disque de poussière autour de T Cha était un indice révélateur et nous nous sommes demandés si nous n’étions pas en train d’observer un compagnon creusant un sillon à l’intérieur de son disque protoplanétaire ? » 

Toutefois, observer un compagnon si proche d’une étoile brillante est un énorme challenge. Aussi, pour atteindre son objectif, l’équipe a dû utiliser l’instrument NACO du VLT, d’une nouvelle et subtile manière appelée « masquage de pupille» [4]. Après des analyses précises, ils ont trouvé la signature bien visible d’un objet situé dans le sillon du disque de poussière, à une distance d’environ 1 milliard de kilomètres de l’étoile – légèrement plus loin que Jupiter dans notre système solaire et proche du bord extérieur du sillon. C’est la première détection d’un objet bien plus petit qu’une étoile à l’intérieur d’un sillon dans un disque de poussière où se forment les planètes autour d’une jeune étoile. Les indices suggèrent que le compagnon ne peut pas être une étoile normale [5] mais pourrait être une naine brune [6] entourée de poussière où, ce qui est plus excitant, une planète récemment formée. 

Nuria Huélamo conclut : « C’est une remarquable étude collaborative qui combine deux instruments de pointe à l’Observatoire de Paranal de l’ESO. De prochaines observations permettront d’obtenir plus d’informations sur le compagnon et sur le disque et aussi de comprendre ce qui alimente le disque de poussière intérieur. »

Notes

[1] Les disques en phase de transition peuvent être repérés, car ils émettent moins de radiations dans les longueurs d’onde de l’infrarouge moyen.  La dissipation de la poussière proche de l’étoile et la création de sillons et de trous peuvent expliquer ce manque d’émission. Des planètes récemment formées ont pu créer ces sillons, bien qu’il y ait aussi d’autres possibilités. 

[2] T Cha est une étoile T Tauri, une très jeune étoile qui est toujours en train de se contracter et d’évoluer vers la séquence principale. 

[3] Les astronomes ont utilisé l’instrument AMBER (Astronomical Multi-BEam combineR) et le VLTI pour combiner la lumière des quatre télescopes de 8,2 mètres du VLT et créer un « télescope virtuel » de 130 mètres de diamètre. 

[4] NACO (ou NAOS–CONICA dans son appellation complète) est un instrument d’optique adaptative attaché au VLT de l’ESO. Grâce à l’optique adaptative, les astronomes peuvent supprimer la plupart des effets de distorsion causés par l’atmosphère et obtiennent ainsi des images très nettes. L’équipe a utilisé NACO d’une nouvelle manière appelée « masquage de pupille» (sparse aperture masking (SAM) en anglais) pour chercher le compagnon. Il s’agit d’un type d’interférométrie qui, plutôt que de combiner la lumière provenant de plusieurs télescopes comme le fait le VLTI, utilise différentes parties du miroir d’un seul télescope (dans ce cas, le miroir du télescope 4 du VLT). Cette nouvelle technique est particulièrement adaptée pour chercher des objets ténus proches d’objets très lumineux. VLTI/AMBER est mieux adapté pour étudier les structures du disque intérieur et moins sensible à la présence d’un compagnon éloigné. 

[5] Les astronomes ont cherché le compagnon en utilisant NACO dans deux bandes spectrales différentes – autour de 2,2 microns et de 3,8 microns. Le compagnon est uniquement visible aux plus grandes longueurs d’onde, ce qui signifie que cet objet est soit froid, comme une planète, soit  une naine brune enveloppée de poussière. 

[6] Les naines brunes sont des objets dont la taille se situe entre la taille des étoiles et celle des planètes. Elles ne sont pas suffisamment massives pour allumer l’hydrogène dans leur cœur mais elles sont plus grandes que les planètes géantes comme Jupiter.

Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans deux articles publiés dans le journal Astronomy & Astrophysics : : Olofsson et al. 2011, “Warm dust resolved in the cold disk around T Cha with VLTI/AMBER”, et Huélamo et al. 2011, “A companion candidate in the gap of the T Cha transitional disk”.

L’équipe est composée de J. Olofsson (Max-Planck-Institut für Astronomie [MPIA], Heidelberg, Allemagne), M. Benisty (MPIA), J.-C. Augereau (Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble [IPAG], France) C. Pinte (IPAG), F. Ménard (IPAG), E. Tatulli (IPAG), J.-P. Berger (ESO, Santiago, Chili), F. Malbet (IPAG), B. Merín (Herschel Science Centre, Madrid, Espagne), E. F. van Dishoeck (Leiden University, Hollande), S. Lacour (Observatoire de Paris, France), K. M. Pontoppidan (California Institute of Technology, USA), J.-L. Monin (IPAG), J. M. Brown (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Allemagne), G. A. Blake (California Institute of Technology), N. Huélamo (Centro de Astrobiología, ESAC, Espagne), P. Tuthill (University of Sydney, Australie), M. Ireland (University of Sydney, Australie), A. Kraus (University of Hawaii) et G. Chauvin (IPAG - Université Joseph Fourier, Grenoble, France).

L’ESO - l’Observatoire Européen Austral - est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 14 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et VISTA, le plus grand télescope pour les grands relevés. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope européen géant – l’E-ELT- qui disposera d’un miroir primaire de 42 mètres de diamètre et observera dans le visible et le proche infrarouge. L’E-ELT sera « l’œil tourné vers le ciel » le plus grand au monde.

Liens

• L’article scientifique (Olofsson, J. et. al., Huélamo, N. et. al.)
• Photos du  VLT

Contacts

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Madrid, Spain
Tél: +34 91 813 1234
Courriel: nhuelamo@cab.inta-csic.es

Dr. Johan Olofsson
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Tél: +49 6221 528 353
Courriel: olofsson@mpia.de

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1106.