La formation de planètes est une explication possible des anneaux et des lacunes observés dans les disques de gaz et de poussière autour des jeunes étoiles. Mais cette théorie a du mal à expliquer pourquoi il est rare de trouver des planètes associées à des anneaux. De nouvelles simulations de superordinateurs montrent qu’après avoir créé un anneau, une planète peut s’éloigner et laisser l’anneau derrière elle. Non seulement cela renforce la théorie des planètes pour la formation des anneaux, mais les simulations montrent qu’une planète en migration peut produire une variété de motifs correspondant à ceux réellement observés dans les disques.
Un disque protoplanétaire tel qu’observé par ALMA (à gauche), et un disque protoplanétaire pendant la migration planétaire, tel qu’obtenu à partir de la simulation ATERUI II (à droite). La ligne pointillée dans la simulation représente l’orbite d’une planète et la zone grise indique une région non couverte par le domaine de calcul de la simulation. Crédit : Kazuhiro Kanagawa, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Les jeunes étoiles sont entourées de disques protoplanétaires de gaz et de poussière. L’un des réseaux de radiotélescopes les plus puissants au monde, ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), a observé une variété de modèles d’anneaux et d’espaces plus denses et moins denses dans ces disques protoplanétaires. Les effets gravitationnels des planètes se formant dans le disque sont une théorie pour expliquer ces structures, mais les observations de suivi à la recherche de planètes proches des anneaux ont largement échoué.
Dans cette recherche, une équipe de l’Université d’Ibaraki, de l’Université de Kogakuin et de l’Université de Tohoku au Japon a utilisé le supercalculateur le plus puissant au monde dédié à l’astronomie, ATERUI II de l’Observatoire astronomique national du Japon, pour simuler le cas d’une planète s’éloignant de sa formation initiale. placer. Leurs résultats ont montré que dans un disque à faible viscosité, un anneau formé à l’emplacement initial d’une planète ne bouge pas lorsque la planète migre vers l’intérieur. L’équipe a identifié trois phases distinctes. Dans la phase I, l’anneau initial reste intact alors que la planète se déplace vers l’intérieur. Dans la phase II, l’anneau initial commence à se déformer et un deuxième anneau commence à se former au nouvel emplacement de la planète. En phase III, l’anneau initial disparaît et seul le dernier anneau subsiste.
Une comparaison des trois phases de formation et de déformation des anneaux trouvées dans ces simulations par ATERUI II (en haut) avec des exemples réels observés par ALMA (en bas). Les lignes pointillées dans la simulation représentent les orbites des planètes, et les zones grises indiquent les régions non couvertes par le domaine de calcul de la simulation. Dans la rangée supérieure, les disques protoplanétaires simulés sont représentés de gauche à droite au début de la migration planétaire (Phase I), pendant la migration planétaire (Phase II) et à la fin de la migration planétaire (Phase III). Crédit : Kazuhiro Kanagawa, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Ces résultats aident à expliquer pourquoi les planètes sont rarement observées près des anneaux extérieurs, et les trois phases identifiées dans les simulations correspondent bien aux modèles observés dans les anneaux réels. Les observations à plus haute résolution des télescopes de nouvelle génération, qui seront mieux à même de rechercher des planètes proches de l’étoile centrale, aideront à déterminer dans quelle mesure ces simulations correspondent à la réalité.
Référence : « Dust Rings as a Footprint of Planet Formation in a Protoplanetary Disk » par Kazuhiro D. Kanagawa, Takayuki Muto et Hidekazu Tanaka, 12 novembre 2021, Le Journal d’Astrophysique.
DOI : 10.3847 / 1538-4357 / ac282b
