Une proto-étoile révèle un nouveau scénario pour la formation des planètes

Une équipe internationale d’astronomes, impliquant des chercheurs de l’IPAG-OSUG (CNRS/Université Joseph Fourier Grenoble I) et de l’IRAP-OMP (CNRS/Université Paul Sabatier Toulouse III), a observé pour la première fois la proto-étoile L1527 à très haute résolution spatiale à l’aide de l’interféromètre ALMA 1. Les chercheurs ont ainsi pu mettre en évidence une variation chimique dans la composition de la proto-étoile, remettant en cause les scénarios de formations des planètes. Ces résultats paraissent le 13 février dans la revue Nature.

Entre le moment où un nuage de gaz s’effondre sous son propre poids pour former une étoile et la formation du disque protoplanétaire, plusieurs étapes se succèdent. Au départ, la proto-étoile L1527, située dans le nuage moléculaire du Taureau, est enfouie dans une épaisse enveloppe de poussière. Petit à petit, l’enveloppe s’amenuise, et lorsque finalement l’enveloppe a totalement disparu le disque protoplanétaire devient visible. Les planètes peuvent alors se former dans ce dernier.

(gauche) Illustration de l’enveloppe en effondrement et rotation autour de la protoétoile. (milieu) : Représentation du modèle utilisé dans le papier. (droite) : Accord entre les observations de la molécule c-C3H2 et le modèle. Crédits : Sakai et al.

Les processus de formation du disque de gaz ainsi que les modifications chimiques associées demeuraient jusqu’à ce jour inexplorés observationnellement. Grâce aux observations des espèces c-C3H2 et SO, l’équipe a découvert un changement chimique inattendu dans la zone de transition entre l’enveloppe en effondrement et le disque de gaz. En effet, c-C3H2 disparaît complètement à environ 100 unités astronomiques correspondant à la barrière centrifuge alors que SO n’existe que dans un anneau à cette même distance. Jusqu’à présent on pensait que la matière interstellaire était apportée au disque de manière régulière sans changement notable dans la composition chimique. Or il s’avère maintenant que cette hypothèse n’était pas réelle. Cette variation chimique révèle le bord extérieur du disque de gaz qui s’agrandit. Le système Solaire a probablement subi cette même variation lors de son évolution et cette étude apporte un élément important quant à notre compréhension de la formation de notre propre système planétaire.

1. ALMA est un interféromètre de pointe qui permet d’explorer les objets de l’Univers, dans le domaine millimétrique et submillimétrique avec une grande sensibilité et une résolution angulaire similaire au télescope spatial Hubble. C’est le plus grand projet existant pour l’astronomie au sol. ALMA est un partenariat entre l’Europe, l’Amérique du Nord et l’Asie de l’Est, en collaboration avec la République du Chili. Il a été inauguré en mars 2013 mais observe depuis 2011. http://www.almaobservatory.org/

• A change in the chemical composition of the gas as it forms a disk around a protostar, Nami Sakai et al. Nature, 02/2014  : http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13000.html