Des planètes naissantes insaisissables pourraient créer des signes révélateurs grâce à leur gravité, selon les scientifiques.

Les scientifiques ont peut-être découvert un moyen de détecter les insaisissables planètes naissantes qui se cachent dans les disques autour des jeunes étoiles. Ce moyen est basé sur le même phénomène gravitationnel qui permet au télescope spatial James Webb de rester dans une position stable dans l’espace lointain.

Des chercheurs du Centre d’astrophysique de Havard ont détecté une exoplanète probablement naissante, de la taille de Saturne, autour d’une étoile située à 518 années-lumière dans la constellation du Taureau, vue de la Terre. La clé de cette découverte réside dans deux signes importants : un amas et un croissant de matière dans un anneau autour de l’étoile, séparés l’un de l’autre par 120 degrés.

“Ce degré de séparation n’est pas le fruit du hasard, il est important d’un point de vue mathématique”, a déclaré Feng Long, chercheur postdoctoral au Centre d’astrophysique et auteur principal d’une nouvelle étude sur l’exoplanète dans un communiqué de presse. L’étude a été publiée mercredi dans The Astrophysical Journal Letters.

Le contexte important est que les planètes naissantes sont très difficiles à découvrir, et pas seulement parce que les télescopes existants ont du mal à imager directement de tels objets relativement petits et peu lumineux à côté de grandes étoiles brillantes à une grande distance.

“La détection directe de jeunes planètes est très difficile et n’a jusqu’à présent été couronnée de succès que dans un ou deux cas”, a déclaré le Dr Long. “Les planètes sont toujours trop faibles pour que nous puissions les voir car elles sont noyées dans d’épaisses couches de gaz et de poussière”.

Au lieu de cela, les chercheurs comme le Dr Long recherchent des signes de la présence d’une planète dans le disque de gaz et de poussière qui tourne autour des jeunes étoiles, appelé disque protoplanétaire, à partir duquel les plans se forment.

Pour l’étude actuelle, le Dr Long a utilisé les données de l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un réseau de 66 radiotélescopes dans le nord du Chili, pour examiner en détail la structure d’un disque protoplanétaire connu sous le nom de LkCa 15. En étudiant un anneau extérieur de matière en orbite autour de l’étoile à une distance 42 fois supérieure à celle de la Terre par rapport au Soleil, elle a remarqué l’étrange amas et l’arc de matière dans leur relation mathématiquement significative.

“Nous constatons que cette matière n’est pas simplement en train de flotter librement”, a déclaré le Dr Long. “Il est stable et a une préférence où il veut être situé en fonction de la physique et des objets impliqués”.

Lorsqu’un objet massif tel qu’une planète est en orbite autour d’un autre, comme une étoile, leur gravité s’annule dans certaines régions, appelées points de Lagrange, par rapport à la planète. Les objets qui entrent dans l’un de ces points peuvent rester dans une position relativement stable par rapport à une planète, en orbitant autour du point plutôt que de la planète.

Pour la Terre, le premier de ces points, L1, se trouve à environ 1 million de miles à l’intérieur de l’orbite de la Terre, entre la Terre et le Soleil, tandis que le second, L2, se trouve à 1 million de miles directement derrière la Terre par rapport au Soleil. Le télescope spatial James Webb est en orbite autour du point L2 de la Terre, ce qui permet à ce télescope infrarouge sensible d’avoir toujours la Terre dans son dos lorsque le télescope et la planète tournent tous deux autour du Soleil en formation.

Une illustration de la Nasa des points de Lagrange relatifs à la Terre par rapport au Soleil. Il s’agit de zones où les objets peuvent rester dans une position stable par rapport à la Terre.

(Nasa)

Jupiter, quant à lui, abrite deux essaims d’astéroïdes, les astéroïdes troyens, aux points L4 et L5, qui se trouvent à 60 degrés devant et derrière Jupiter le long de la trajectoire orbitale de la planète.

L’amas et l’arc de matière que le Dr Long a trouvé dans le disque protoplanétaire LkCa 15 sont également pris dans ce que les chercheurs pensent être les points L4 et L5 par rapport à une planète naissante, chacun à 60 degrés de la planète et à 120 degrés l’un de l’autre.

Lorsque les chercheurs ont introduit ces informations dans une simulation informatique, celle-ci a également suggéré que les conditions étaient réunies pour la présence d’une planète, probablement une planète de la taille de Neptune et de Jupiter et relativement jeune, âgée de un à trois millions d’années.

La planète à elle seule est une découverte passionnante pour l’équipe de recherche, selon le Dr Long, mais elle espère également que la technique de recherche de matériaux pris dans les points de Lagrange planétaires se répand dans le domaine de la science exoplanétaire, même si elle n’est pas la plus facile à mettre en œuvre.

“J’espère vraiment que cette méthode pourra être largement adoptée à l’avenir”, a-t-elle déclaré. “Le seul bémol est que cela nécessite des données très profondes car le signal est faible”.

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