L'Observatoire européen austral (ESO) a publié une étonnante collection d'images des disques circumstellaires qui entourent les jeunes étoiles. Les images ont été capturées avec l'instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric Exoplanet REsearch) sur le très grand télescope de l'ESO (VLT) au Chili. Nous examinons des images de disques circumstellaires depuis un certain temps, mais cette collection révèle la fascinante variété de formes et de tailles que ces disques peuvent prendre.
Nous avons un modèle largement accepté de formation d'étoiles soutenu par de nombreuses preuves, y compris des images comme celles-ci de l'ESO. Le modèle commence avec un nuage de gaz et de poussière appelé nuage moléculaire géant. Dans ce nuage, une poche de gaz et de poussière commence à se fondre. Finalement, comme la gravité fait tomber le matériau vers l'intérieur, la poche devient plus massive et exerce une traction gravitationnelle encore plus grande. Plus de gaz et de poussières continuent d’être aspirés.
Le matériau qui tombe donne également un moment angulaire à la poche, ce qui provoque une rotation. Une fois que suffisamment de matière est accumulée, la fusion s'enflamme et une étoile est née. À ce stade, il y a une proto-étoile à l'intérieur du nuage, avec du gaz inutilisé et de la poussière restant dans un anneau tournant autour de la proto-étoile. Cet anneau rotatif restant est appelé un disque circumstellaire, à partir duquel des planètes se forment finalement.
Il existe d'autres images de disques circumstellaires, mais leur capture a été difficile. Pour imager n'importe quelle quantité de détails sur les disques, il faut bloquer la lumière de l'étoile au centre du disque. C’est là que SPHERE intervient.
SPHERE a été ajouté au Very Large Telescope de l'ESO en 2014. Son travail principal consiste à imager directement des exoplanètes, mais il a également la capacité de capturer des images de disques circumstellaires. Pour ce faire, il sépare deux types de lumière: polarisée et non polarisée.
La lumière provenant directement d'une étoile - dans ces images, une jeune étoile encore entourée d'un disque circumstellaire - n'est pas polarisée. Mais une fois que la lumière stellaire est diffusée par le matériau du disque lui-même, la lumière se polarise. SPHERE, comme son nom l'indique, est capable de séparer les deux types de lumière et d'isoler uniquement la lumière du disque. C'est ainsi que l'instrument capture des images aussi fascinantes des disques.
Depuis qu'il est devenu clair que les exoplanètes ne sont pas rares et que la plupart des étoiles - peut-être toutes les étoiles - ont des planètes en orbite, la compréhension de la formation du système solaire est devenue un sujet brûlant. Le problème est que nous ne pouvons pas vraiment le voir se produire en temps réel. Nous pouvons regarder notre propre système solaire et d'autres systèmes entièrement formés et deviner comment ils se sont formés. Mais la formation des planètes est cachée à l'intérieur de ces dissertations circumstellaires. Voir ces disques est crucial pour comprendre le lien entre les propriétés du disque lui-même et les planètes qui se forment dans le système.
Les disques imagés dans cette collection proviennent principalement d'une étude appelée l'enquête DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE). Les étoiles T Tauri sont de jeunes étoiles de moins de 10 millions d'années. À cet âge, les planètes sont encore en train de se former. Les étoiles vont de 230 à 550 années-lumière de la Terre. En termes astronomiques, c'est assez proche. Mais la lumière brillante aveuglante des étoiles rend encore très difficile la capture de la faible lumière des disques.
L'une des images n'est pas une étoile T Tauri et ne provient pas de l'étude DARTTS-S. Le disque autour de l'étoile GSC 07396-00759, dans l'image ci-dessus, provient en fait de l'enquête SHINE (SpHere INfrared Survey for Exoplanets), bien que les images elles-mêmes aient été capturées avec SPHERE. GSC 07396-00759 est une étoile rouge qui fait partie d'un système à plusieurs étoiles qui faisait partie de l'étude DARTTS-S. La chose déconcertante est que l'étoile rouge a le même âge que l'étoile T TAURI dans le même système, mais l'anneau autour de l'étoile rouge est beaucoup plus évolué. Pourquoi les deux disques autour de deux étoiles du même âge sont si différents l'un de l'autre en termes d'échelle de temps et d'évolution est un casse-tête, et c'est l'une des raisons pour lesquelles les astronomes veulent étudier ces disques de plus près.
Nous pouvons étudier notre propre système solaire et regarder les positions et les caractéristiques des planètes et de la ceinture d'astéroïdes et de la ceinture de Kuiper. À partir de cela, nous pouvons essayer de deviner comment tout cela s'est formé, mais notre seule chance de comprendre comment tout cela s'est réuni est de regarder d'autres systèmes solaires plus jeunes lorsqu'ils se forment.
L'instrument SPHERE, et d'autres instruments futurs comme le télescope spatial James Webb, nous permettront d'examiner les disques circumstellaires autour d'autres étoiles et de révéler les détails de la formation planétaire. Ces nouvelles images de SPHERE sont un goût alléchant du détail et de la variété que nous pouvons nous attendre à voir.
