Les astronomes ont identifié une exoplanète colossale, mesurant entre trois et dix fois la taille de Jupiter, cachée derrière le disque tourbillonnant de gaz et de poussière entourant une étoile naissante.
Les enquêtes précédentes sur le star MP MUS ont indiqué qu’elle existait isolément, dépourvue de toutes les planètes en orbite, entourée d’un nuage uniforme de gaz et de poussière.
Cependant, une analyse plus approfondie de MP MUS en utilisant une combinaison de données de la mission Gaia de l’Agence spatiale européenne et du réseau d’Atacama grand millimètre / submillimètre (ALMA) suggère que l’étoile n’est pas seule après tout.
Une équipe multinationale d’astronomes, dirigée par l’Université de Cambridge, a identifié un géant de gaz substantiel dans le disque protoplanétaire de l’étoile, un nuage aplati de gaz, de poussière et de glace où commence la formation planétaire. Gaia a trouvé une exoplanet dans un disque protoplanétaire pour la première fois. Les résultats, publiés dans la revue Nature Astronomy, indiquent que les techniques analogues peuvent être bénéfiques dans la recherche de planètes naissantes en orbite autour d’autres étoiles.
L’étude de la formation de planètes au sein des disques protoplanétaires entourant les étoiles naissants permet aux chercheurs de mieux comprendre l’évolution de notre système solaire. Via un mécanisme appelé accrétion de base, les forces gravitationnelles induisent des particules à l’intérieur du disque pour s’adhérer les unes aux autres, entraînant finalement la formation d’entités solides plus grandes telles que les astéroïdes ou les planètes. À mesure que les planètes naissantes se développent, elles commencent à créer des indentations dans le disque, apparentées aux rainures sur un dossier vinyle.
Néanmoins, la visualisation de ces planètes naissantes est très difficile en raison de l’obstruction causée par le gaz et la poussière dans le disque. Pour l’instant, il n’y a eu que trois détections substantielles de planètes naissantes dans un disque protoplanétaire.
Le Dr Álvaro Ribas, chercheur à l’Institut d’astronomie de Cambridge, est spécialisé dans l’étude des disques protoplanétaires. « Nous avons d’abord observé cette étoile au moment où nous avons appris que la plupart des disques avaient des anneaux et des lacunes, et j’espérais trouver des fonctionnalités autour de MP MUS qui pourraient faire allusion à la présence d’une planète ou de planètes », a-t-il déclaré.
En 2023, Ribas a utilisé ALMA pour enquêter sur le disque protoplanétaire entourant MP MUS (PDS 66). Les résultats ont indiqué une jeune étoile solitaire dans le cosmos. Le disque environnant n’a montré aucun espace indiquant la formation planétaire et était entièrement plat et dépourvu de caractéristiques.
« Nos observations antérieures ont montré un disque plat ennuyeux », a déclaré Ribas. « Mais cela nous semblait étrange, puisque le disque a entre sept à dix millions d’années. Dans un disque de cet âge, nous nous attendrions à voir des preuves de la formation de la planète. »
Combiner Alma et Gaia pour découvrir l’inattendu
Ribas et ses collègues d’Allemagne, du Chili et de la France ont offert à MP Mus une autre opportunité. En utilisant une fois de plus Alma, les scientifiques ont examiné l’étoile à la longueur d’onde de 3 mm, ce qui est plus long que les observations précédentes, permettant une enquête plus profonde sur le disque.
Les observations récentes ont révélé une cavité près de l’étoile et deux autres lacunes à une plus grande distance, précédemment dissimulée dans les analyses antérieures, indiquant que MP MUS peut ne pas être solitaire après tout.
Simultanément, Miguel Vioque, chercheur de l’Observatoire du Sud européen, révélait une autre composante de l’énigme. Utilisant les données de Gaia, il a découvert que le député Mus montrait une instabilité.
« Ma première réaction a été que je devais avoir fait une erreur dans mes calculs, car le député Mus était connu pour avoir un disque sans affaire », a déclaré Vioque. «Je révisais mes calculs lorsque j’ai vu Álvaro donner une conférence présentant les résultats préliminaires d’une cavité intérieure nouvellement découverte dans le disque, ce qui signifiait que le vacillement que je détectais était réel et avait une bonne chance d’être causée par une planète formant.»
En intégrant les mesures Gaia et Alma avec la modélisation de calcul, les chercheurs proposent que l’oscillation observée soit probablement induite par un géant du gaz, possédant moins de dix fois la masse de Jupiter, en orbite autour de l’étoile à une distance allant d’une à trois unités astronomiques.
« Nos travaux de modélisation ont montré que si vous mettez une planète géante à l’intérieur de la nouvelle cavité, vous pouvez également expliquer le signal Gaia », a déclaré Ribas. «Et l’utilisation des longueurs d’onde Alma plus longues nous a permis de voir des structures que nous ne pouvions pas voir auparavant.»
Une nouvelle méthode pour détecter les planètes cachées
Il s’agit de la première découverte indirecte d’une exoplanet dans un disque protoplanétaire, réalisé en combinant des données détaillées de mouvement stellaire Gaia avec des observations de disques généralisées. Cela suggère qu’il pourrait y avoir de nombreuses planètes cachées sur d’autres disques qui n’attendent que d’être trouvés.
« Nous pensons que cela pourrait être l’une des raisons pour lesquelles il est difficile de détecter les jeunes planètes dans les disques protoplanétaires, car dans ce cas, nous avions besoin des données Alma et Gaia ensemble », a déclaré Ribas. « La longueur d’onde Alma la plus longue est incroyablement utile, mais observer à cette longueur d’onde nécessite plus de temps sur le télescope. »
Ribas affirme que les améliorations à venir de l’ALMA, ainsi que de futurs observatoires comme la prochaine génération de très grandes grandes grandes baisses (NGVLA), peuvent fournir des enquêtes plus approfondies sur davantage de disques et améliorer notre compréhension de la population cachée de planètes naissants, contribuant ainsi à notre compréhension de la formation de notre propre planète.
La recherche a reçu un financement partiel du programme Horizon de l’Union européenne, du Conseil de recherche européen et du UK Science and Technology Facilities Council (STFC), qui fait partie de la recherche et de l’innovation britanniques (UKRI).
