Les astronomes ont capturé les images les plus claires à ce jour de 24 disques de débris en orbite autour d’étoiles lointaines, fournissant ainsi des informations essentielles sur la phase chaotique et de transition entre la formation des planètes et les systèmes exoplanétaires matures. Ces disques sont des restes de poussière et de planétésimaux laissés après la formation des planètes, essentiellement les équivalents extrasolaires de nos propres ceintures d’astéroïdes et de Kuiper.
Le chaînon manquant dans l’évolution planétaire
Pendant des années, les scientifiques ont étudié à la fois les premiers stades de la formation des planètes (disques protoplanétaires) et les systèmes exoplanétaires pleinement développés. Les disques de débris comblent une lacune critique : les « années d’adolescence » d’un système solaire, où les planètes s’installent sur des orbites stables, les collisions sont encore fréquentes et la structure globale est façonnée par les forces gravitationnelles.
Les disques de débris sont pâles, ce qui les rend difficiles à observer. Cependant, en utilisant l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), une équipe dirigée par Meredith Hughes de l’Université Wesleyan a surmonté ces défis, produisant des images haute résolution dans le cadre de l’enquête ALMA visant à résoudre les sous-structures de la ceinture exoKuiper (ARKS).
Diverses structures révèlent des histoires dynamiques
Les observations révèlent une diversité remarquable parmi ces disques. Ce ne sont pas de simples anneaux comme ceux que l’on voit parfois autour des jeunes étoiles. Au lieu de cela, beaucoup exposent :
- Anneaux et interstices multiples, suggérant la présence de planètes qui ont sculpté le disque au fil du temps.
- Structures de type halo, potentiellement causées par des gaz persistants ou des interactions gravitationnelles.
- Formes asymétriques, faisant allusion à des collisions en cours ou à l’influence de planètes invisibles.
Environ un tiers des disques présentent des sous-structures claires, ce qui signifie que les disques ne sont pas lisses, mais contiennent des restes d’étapes antérieures de construction de planètes. Certains disques semblent calmes et étalés, tandis que d’autres sont chaotiques et gonflés, faisant écho au mélange d’objets stables et dispersés dans notre propre système solaire.
Rétention de gaz et évolution continue
Notamment, plusieurs disques retiennent le gaz beaucoup plus longtemps que prévu, une découverte qui pourrait affecter la chimie des planètes encore en formation en leur sein. L’équipe a également découvert que de nombreux disques sont déséquilibrés, ce qui suggère des coups de pouce gravitationnels provenant de planètes cachées ou des cicatrices de migrations planétaires passées.
“Ces disques enregistrent une période pendant laquelle les orbites planétaires étaient brouillées et où d’énormes impacts… formaient de jeunes systèmes solaires”, a déclaré Luca Matrà, astronome au Trinity College de Dublin. L’enquête ARKS constitue une nouvelle référence en matière d’étude des disques de débris, permettant aux scientifiques de décoder si l’histoire de notre système solaire était commune ou unique.
Cette recherche souligne la nature violente et dynamique de l’évolution du système planétaire. Les résultats suggèrent que l’histoire du système solaire n’est peut-être pas une exception, mais plutôt le résultat typique des processus complexes qui suivent la formation des planètes.
Les résultats ont été publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.
