Des astronomes détectent un disque permettant la formation de lunes autour d’une exoplanète

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| ALMA

Située à 370 années-lumière de la Terre, l’étoile naine PDS 70, avec ses 5.4 millions d’années, est encore une étoile très jeune. Toujours entourée de son disque circumstellaire, deux protoplanètes géantes — PDS 70 b et PDS 70 c — se forment à l’intérieur de celui-ci. Récemment, une équipe d’astrophysiciens a détecté la présence d’un disque circumplanétaire autour de PDS 70 c. La structure et la dynamique de ce disque pourraient potentiellement conduire à la formation de lunes autour de l’exoplanète.

Les astronomes ont repéré un disque de débris autour d’une planète lointaine appelée PDS 70 c, et il est suffisamment massif pour que la jeune exoplanète soit en train de former des exolunes.

Lorsqu’un nouveau système stellaire se forme, les planètes se développent à partir d’un nuage de débris appelé disque circumstellaire. Ensuite, les planètes peuvent accréter le gaz et la poussière de ce nuage pour former leurs propres disques circumplanétaires, qui alimentent la croissance des planètes et fournissent le matériau nécessaire à la formation des lunes.

L’étoile PDS 70, située à environ 370 années-lumière de la Terre, a fourni aux chercheurs un laboratoire unique pour étudier ce processus. Ses deux planètes géantes, PDS 70 b et c, sont les deux seules qui ont été observées alors qu’elles étaient encore incrustées dans leur disque circumstellaire. Myriam Benisty de l’Université Grenoble Alpes en France et ses collègues, ont confirmé que PDS 70 c — et peut-être aussi PDS 70 b — a également un disque circumplanétaire.

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« Nous connaissons beaucoup de planètes, mais ce sont des planètes formées, et nous devons utiliser des modèles pour essayer de comprendre comment les planètes se forment en regardant le produit final. Avec ces deux objets, nous voyons directement comment se forment les planètes géantes et leurs lunes, donc ces planètes sont exceptionnelles », explique Alessandro Morbidelli de l’Observatoire de la Côte d’Azur en France.

La présence d’un disque circumplanétaire autour de PDS 70 c

Les chercheurs ont repéré ce disque à l’aide de l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili. Il y avait eu des allusions à un disque circumplanétaire auparavant, mais jamais rien de concluant. Ils ont constaté que, selon la taille des grains de poussière dans le disque autour de PDS 70 c, celui-ci contient probablement une masse totale de poussière qui représente environ 0.7 à 3.1 % de la masse de la Terre.

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La composition et la dynamique du disque circumplanétaire autour de PDS 70 c permet à la planète de former plusieurs lunes, à l’image de Jupiter et Saturne. © ALMA/MUSE/SPHERE

« Nous ne pouvons identifier aucune lune en cours de formation, mais il y a suffisamment de matière pour les former, et il est très probable que des satellites s’y forment », explique Benisty. La planète est quelques fois plus massive que Jupiter, elle pourrait donc éventuellement former de nombreuses lunes, comme Jupiter l’a fait.

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« En regardant depuis la planète, ce serait similaire à l’apparence de la Voie lactée par une nuit très sombre, cette bande brillante à travers le ciel nocturne, mais ce serait beaucoup, beaucoup plus large », indique Richard Teague, membre de l’équipe du Harvard. Smithsonian Center for Astrophysics. PDS 70 b a probablement aussi un disque, mais il n’est pas aussi brillant, ce qui pourrait signifier qu’il est composé de grains de poussière plus petits ou simplement de gaz.

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Mieux comprendre l’évolution de notre système solaire

Les chercheurs ont également découvert des flux de poussière s’écoulant du disque circumstellaire externe vers l’étoile, dans la zone où, si ce système stellaire est comme le nôtre, des planètes rocheuses plus petites pourraient se former. « Ces flux amènent de la matière du disque externe vers le disque interne, et ce n’est pas seulement important pour la formation de planètes semblables à la Terre. Mais aussi, l’étoile est encore un bébé étoile, donc elle accumule toujours de la matière pour grandir », explique Benisty.

Ce système nous offre une fenêtre pour étudier la formation des planètes et des lunes en général, mais avec ses deux planètes géantes reflétant Jupiter et Saturne, il rappelle également notre propre système solaire, bien que plus grand. Cela pourrait nous aider à comprendre comment les planètes et les lunes du Système solaire se sont formées et ont évolué.

Sources : The Astrophysical Journal Letters

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