Selon l'hypothèse de la nébuleuse, les étoiles et leurs systèmes de planètes se forment à partir de nuages géants de poussière et de gaz. Après avoir subi un effondrement gravitationnel au centre (qui crée l'étoile), la matière restante forme alors un disque d'accrétion en orbite autour d'elle. Au fil du temps, cette matière est transmise à l'étoile - ce qui lui permet de devenir plus massif - et conduit également à la création d'un système de planètes.
Et jusqu'à cette semaine, l'hypothèse de la nébuleuse n'était que cela. Compte tenu de la distance impliquée et du fait que la formation de systèmes stellaires prend des milliards d'années, il est assez difficile d'être témoin du processus à différentes étapes. Mais grâce aux efforts d'une équipe de chercheurs des États-Unis et de Taïwan, les astronomes ont maintenant capturé la première image claire d'une jeune étoile entourée d'un disque d'accrétion.
Comme ils l'ont expliqué dans leur article - «First Detection of Equatorial Dark Dust Lane in a Protostellar Disk at Submillimeter Wavelength», récemment publié dans la revue Avancées scientifiques - ces disques sont difficiles à résoudre spatialement en raison de leurs petites tailles. Cependant, en utilisant le tableau Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) - qui offre une résolution sans précédent - ils ont pu résoudre le disque d'une étoile et l'étudier en détail.
Le système protostellaire en question est connu sous le nom de HH 212, un système de jeunes étoiles (vieux de 40 000 ans) situé dans la constellation d'Orion, à environ 1300 années-lumière de la Terre. Ce système stellaire est réputé pour son puissant jet bipolaire - c'est-à-dire les flux continus de gaz ionisé de ses pôles - qui, semble-t-il, accroissent la matière plus efficacement. En raison de son âge et de sa position par rapport à la Terre, ce système proto-étoile a été une cible populaire pour les astronomes dans le passé.
Fondamentalement, le fait qu'il soit encore dans une phase précoce de formation (et le fait qu'il peut être vu de front) rend le système stellaire idéal pour étudier l'évolution des étoiles de faible masse. Cependant, les recherches précédentes avaient une résolution maximale de 200 UA, ce qui signifiait que les astronomes ne pouvaient obtenir qu'un indice d'un petit disque poussiéreux. Ce disque est apparu comme une enveloppe aplatie, en spirale vers la protoétoile au centre.
Mais avec la résolution d'ALMA (8 UA, soit 25 fois plus élevée), l'équipe de recherche a non seulement été en mesure de détecter le disque d'accrétion, mais également de résoudre spatialement ses émissions de poussière à une longueur d'onde submillimétrique. Comme Chin-Fei Lee - chercheur à l'Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) à Taiwan et auteur principal du document - a déclaré dans un communiqué de presse ALMA:
«C'est tellement étonnant de voir une structure aussi détaillée d'un disque d'accrétion très jeune. Depuis de nombreuses années, les astronomes recherchent des disques d'accrétion dans la première phase de formation des étoiles, afin de déterminer leur structure, leur formation et le déroulement du processus d'accrétion. Maintenant, en utilisant l'ALMA avec sa pleine puissance de résolution, nous détectons non seulement un disque d'accrétion mais aussi le résolvons, en particulier sa structure verticale, en détail.
Ce qu'ils ont observé était un disque qui a un rayon d'environ 60 unités astronomiques, ce qui est légèrement supérieur à la distance du Soleil et du bord extérieur de la ceinture de Kuiper (50 UA). Ils ont également noté que le disque était compromis par des minéraux silicatés, du fer et d'autres matières interstellaires, et consistait en une couche sombre équatoriale proéminente qui était prise en sandwich entre deux couches plus brillantes.
Ce contraste entre les sections claires et sombres était dû à des températures relativement basses et à une profondeur optique élevée près du plan central du disque. Pendant ce temps, les couches au-dessus et au-dessous du plan central ont montré une plus grande absorption dans les longueurs d'onde de la lumière optique et proche infrarouge. En raison de cette apparence en couches, l'équipe de recherche l'a décrite comme ressemblant à «un hamburger».
Ces observations sont une nouvelle passionnante pour la communauté astronomique, et pas seulement parce qu'elles sont une première. De plus, ils représentent également une nouvelle opportunité d'étudier de petits disques autour des plus jeunes protostars. Et avec les types d'imagerie à haute résolution réalisés éventuellement par l'ALMA et d'autres télescopes de nouvelle génération, les astronomes pourront imposer de nouvelles contraintes plus fortes aux théories relatives à la formation des disques.
Comme l'a dit Zhi-Yun Li de l'Université de Virginie (le co-auteur de l'étude):
«Dans la première phase de formation d'étoiles, il y a des difficultés théoriques à produire un tel disque, car les champs magnétiques peuvent ralentir la rotation du matériau qui s'effondre, empêchant un tel disque de se former autour d'une très jeune protoétoile. Cette nouvelle découverte implique que l'effet retardateur des champs magnétiques dans la formation des disques peut ne pas être aussi efficace que nous le pensions auparavant. »
Une chance d'observer les étoiles et les systèmes planétaires dans leur première phase de formation et une chance de tester nos théories sur la façon dont tout cela est fait? Certainement pas quelque chose qui arrive tous les jours!
Et assurez-vous de profiter de cette vidéo de l'observation, gracieuseté d'ALMA et racontée par le Dr Lee:
