Une série de nouvelles images révèle que les planètes se forment dans les soupes biologiques – et qu’il n’y a pas deux soupes identiques –

  • FrançaisFrançais



  • Les astronomes ont cartographié les produits chimiques à l’intérieur des pépinières planétaires avec des détails extraordinaires. Les cartes récemment dévoilées révèlent les emplacements de dizaines de molécules dans cinq disques protoplanétaires – des régions de poussière et de gaz où les planètes se forment autour de jeunes étoiles.

    “Ces disques formant des planètes regorgent de molécules organiques, dont certaines sont impliquées dans les origines de la vie ici sur Terre”, explique Karin Öberg, astronome au Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) qui a dirigé le projet de cartographie. “C’est vraiment excitant; les produits chimiques dans chaque disque affecteront finalement le type de planètes qui se forment – et détermineront si les planètes peuvent ou non héberger la vie.”

    Une série de 20 articles détaillant le projet, nommé de manière appropriée Molecules with ALMA at Planet-forming Scales, ou MAPS, a été publiée aujourd’hui dans le référentiel en libre accès arXiv. Les documents ont également été acceptés au Supplément du Journal d’Astrophysique comme une prochaine série d’édition spéciale pour présenter les images haute résolution et leurs implications.

    Les planètes se forment dans différentes soupes

    Les nouvelles cartes des disques révèlent que les produits chimiques dans les disques protoplanétaires ne sont pas situés uniformément dans chaque disque ; au lieu de cela, chaque disque est une soupe de formation de planète différente, un sac mélangé de molécules ou d’ingrédients planétaires. Les résultats suggèrent que la formation des planètes se produit dans divers environnements chimiques et qu’à mesure qu’elles se forment, chaque planète peut être exposée à des molécules très différentes selon son emplacement dans un disque.

    “Nos cartes révèlent que l’endroit où se forme une planète sur un disque est très important”, explique Öberg, l’auteur principal de MAPS I (https://arxiv.org/abs/2109.06268), le premier article de la série. “Beaucoup de produits chimiques dans les disques sont organiques, et la distribution de ces produits organiques varie considérablement au sein d’un disque particulier. Deux planètes peuvent se former autour de la même étoile et avoir des inventaires organiques très différents, et donc des prédispositions à la vie.”

    Charles Law, étudiant diplômé du CfA, a dirigé MAPS III (https://arxiv.org/abs/2109.06210), l’étude qui a cartographié les emplacements spécifiques de 18 molécules – y compris le cyanure d’hydrogène et d’autres nitriles liés aux origines de la vie – dans chacun des cinq disques. Les images ont été prises avec l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en 2018 et 2019. La grande quantité de données collectées a nécessité un disque dur de 100 téraoctets et a pris deux ans pour analyser et décomposer en cartes distinctes de chaque molécule.

    Les cartes finales de chaque disque ont surpris Law et ont montré que « comprendre la chimie se produisant même dans un seul disque est beaucoup plus compliqué que nous le pensions ».

    “Chaque disque individuel apparaît assez différent du suivant, avec son propre ensemble distinctif de sous-structures chimiques”, explique Law. “Les planètes qui se forment dans ces disques vont connaître des environnements chimiques très différents.”

    Pêche aux nouveau-nés planétaires

    Le projet MAPS a permis aux astronomes d’étudier plus que l’environnement chimique des disques.

    “Notre équipe a utilisé ces cartes pour montrer où se trouvent certaines des planètes en formation dans les disques, permettant aux scientifiques de connecter les soupes chimiques observées avec les futures compositions de planètes spécifiques”, explique berg.

    L’effort a été dirigé par Richard Teague, un membre du groupe Submillimeter Array au CfA, qui a utilisé les données et les images collectées par MAPS pour chasser les planètes nouveau-nées.

    Les astronomes sont convaincus que les planètes se forment dans les disques protoplanétaires, mais il y a un hic : ils ne peuvent pas les voir directement. Le gaz et la poussière denses, qui dureront environ trois millions d’années, protègent de la vue les jeunes planètes en développement.

    “C’est comme essayer de voir un poisson sous l’eau”, dit Teague. “Nous savons qu’ils sont là, mais nous ne pouvons pas regarder aussi loin. Nous devons rechercher des signes subtils à la surface de l’eau, comme des ondulations et des vagues.”

    Dans les disques protoplanétaires, le gaz et la poussière tournent naturellement autour d’une étoile centrale. La vitesse de la matière en mouvement, que les astronomes peuvent mesurer, devrait rester constante dans tout le disque. Mais si une planète se cache sous la surface, Teague pense que cela peut légèrement perturber le gaz qui l’entoure, provoquant une petite déviation de vitesse ou le gaz en spirale se déplaçant de manière inattendue.

    En utilisant cette tactique, Teague a analysé les vitesses de gaz dans deux des cinq disques protoplanétaires – autour des jeunes étoiles HD 163296 et MWC 480. De petits hoquets de vitesse dans certaines parties des disques ont révélé une jeune planète semblable à Jupiter intégrée dans chacun des disques . Les observations sont détaillées dans CARTES XVIII (https://arxiv.org/abs/2109.06218).

    Au fur et à mesure que les planètes grandissent, elles finiront par « creuser des lacunes dans la structure des disques » afin que nous puissions les voir, dit Teague, mais le processus prendra des milliers d’années.

    Teague espère confirmer les découvertes plus tôt qu’avec le futur télescope spatial James Webb. “Il devrait avoir la sensibilité pour localiser les planètes”, dit-il.

    Law espère également confirmer les résultats en étudiant davantage de disques protoplanétaires à l’avenir.

    Law dit: “Si nous voulons voir si la diversité chimique observée dans MAPS est typique, nous allons devoir augmenter la taille de notre échantillon et cartographier plus de disques de la même manière.”

    N'oubliez pas de voter pour cet article !
    1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
    Loading...

    Laisser un commentaire

    Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.