Une équipe japonaise d'astronomes a signalé une forte corrélation entre la métallicité des disques protoplanétaires poussiéreux et leur longévité. D'après cette découverte, ils suggèrent que les étoiles à faible métallicité sont beaucoup moins susceptibles d'avoir des planètes, y compris des géantes gazeuses, en raison de la durée de vie plus courte de leurs disques protoplanétaires.
Comme vous le savez sans doute, le «métal» est l’astronomie-parler pour quelque chose de plus élevé dans le tableau périodique que l’hydrogène et l’hélium. La Voie lactée a un gradient de métallicité - où la métallicité chute nettement plus vous vous éloignez. Dans l'extrême galaxie externe, à environ 18 kiloparsecs du centre, la métallicité des étoiles n'est que de 10% celle du Soleil (qui est à environ 8 kiloparsecs - soit environ 25000 années-lumière - du centre).
Cette étude a comparé de jeunes amas d'étoiles dans des pépinières stellaires avec une métallicité relativement élevée (comme la nébuleuse d'Orion) à des amas plus éloignés dans la galaxie externe au sein de pépinières à faible métallicité (comme Digel Cloud 2).
Les conclusions de l’étude sont basées sur l’hypothèse que le rayonnement émis par les étoiles à disques protoplanétaires denses aura un excès de longueurs d’ondes proche et moyen infrarouge. C'est en grande partie parce que l'étoile chauffe son disque protoplanétaire environnant, ce qui fait rayonner le disque dans l'infrarouge.
L'équipe de recherche a utilisé le télescope Subaru de 8,2 mètres et une procédure appelée photométrie JHK pour identifier une mesure appelée «fraction de disque», représentant la densité du disque protoplanétaire (déterminée par l'excès de rayonnement infrarouge). Ils ont également utilisé une autre mesure établie de la relation masse-luminosité pour déterminer l'âge des grappes.
Le graphique de la fraction de disque sur l'âge pour les populations d'étoiles de métallicité équivalentes au Soleil par rapport aux populations d'étoiles de faible métallicité dans la galaxie externe suggère que les disques protoplanétaires de ces étoiles de faible métallicité se dispersent beaucoup plus rapidement.
Les auteurs suggèrent que le processus de photoévaporation peut être à l'origine de la durée de vie plus courte des disques à faible teneur en métaux - où l'impact des photons est suffisant pour disperser rapidement l'hydrogène et l'hélium de faible masse atomique, tandis que la présence de métaux de poids atomique plus élevé peut dévier ces photons et donc maintenir un disque protoplanétaire sur une plus longue période.
Comme le soulignent les auteurs, la durée de vie plus courte des disques à faible métallicité réduit la probabilité de formation de planète. Bien que les auteurs évitent beaucoup plus de spéculations, les implications de cette relation semblent être que, tout en s'attendant à trouver moins de planètes autour des étoiles vers le bord extérieur de la galaxie - nous pourrions également nous attendre à trouver moins de planètes autour d'une vieille population. II étoiles qui se seraient également formées dans des environnements de faible métallicité.
En effet, ces résultats suggèrent que les planètes, même les géantes gazeuses, peuvent avoir été extrêmement rares dans le premier univers - et ne sont devenues monnaie courante que plus tard dans l'évolution de l'univers - après que les processus de nucléosynthèse stellaire aient correctement ensemencé le cosmos avec des métaux.
Lectures complémentaires: Yasui, C., Kobayashi, N., Tokunaga, A., Saito, M. et Tokoku, C.
Durée de vie courte des disques protoplanétaires dans des environnements à faible métallicité
