Des preuves de l'existence de trois jeunes planètes autour d'une étoile située à quelque 330 années-lumière de la Terre ont été détectées à l'aide du grand réseau d'antennes millimétrique/submillimétrique de l'Atacama (ALMA) installé au Chili.

Un texte d'Alain LabelleGrâce à l’utilisation d’une nouvelle méthode de détection planétaire, deux équipes d’astronomes, l’une franco-australienne et l’autre Américaine, ont identifié trois perturbations au sein du disque de gaz qui encercle la jeune étoile HD 163296.

Il s’agit là des toutes premières exoplanètes détectées à l'aide d’ALMA, qui servait à ce jour davantage à l’observation de l'Univers jeune et des galaxies lointaines.

Les disques protoplanétaires

Le recours au radiotélescope géant ALMA change notre compréhension des disques protoplanétaires qui sont en quelque sorte des usines à planètes constituées de gaz et de poussière qui encerclent les étoiles jeunes.

Les anneaux et sillons qui parsèment ces disques plaident habituellement en faveur de l’existence de protoplanètes, mais d’autres phénomènes pourraient également être à l’origine de ces architectures cosmiques.

Une nouvelle technique prometteuse

Cette nouvelle méthode de détection de planètes est basée sur l’identification d’une dynamique inhabituelle du gaz qui remplit le disque protoplanétaire entourant une étoile jeune.

« Cette technique ouvre une nouvelle piste pour comprendre les processus de formation des systèmes planétaires », poursuit le scientifique.

Une étoile sous toutes ses coutures

L’étoile HD 163296 est dotée d’une masse environ deux fois supérieure à celle du Soleil. Elle n’est toutefois âgée que de quatre millions d’années, ce qui représente un millième de l’âge du Soleil.

Les astronomes ont étudié le monoxyde de carbone (CO) disséminé sur l’ensemble du disque. Les molécules de CO émettent une raie millimétrique distincte qu’ALMA est capable d’observer en détail.

De toutes petites variations de longueur d’onde de cette lumière générées par l’effet Doppler révèlent les mouvements du gaz au sein du disque.

L’équipe américaine de Richard Teague a identifié la présence de deux planètes à respectivement 12 milliards et 21 milliards de kilomètres de l’étoile.

L’autre équipe, menée par Christophe Pinte, a localisé une troisième planète distante de 39 milliards de kilomètres de l’étoile centrale.

Une technique, deux approches

Les deux équipes ont utilisé des versions voisines de la même méthode à la recherche d’anomalies dans le flot de gaz, comme l’attestent les variations de longueur d’onde de la raie en émission du CO, preuves que le gaz interagit avec un objet massif.

La technique utilisée par Richard Teague reposait sur la détection de variations de l’ordre de quelques pourcents dans le flot de gaz. Elle a mis en évidence les conséquences de l’existence de plusieurs planètes sur les mouvements du gaz à proximité directe de l’étoile.

La technique utilisée par Christophe Pinte permettait de mesurer le flot de gaz de façon plus directe. Elle est davantage adaptée à l’étude de la partie externe du disque. Elle a permis aux auteurs de localiser la troisième planète avec une précision plus élevée.

Comme des rochers dans une rivière

Dans les deux cas, les scientifiques ont identifié les zones de discontinuité dans le flot de gaz, un peu à l'image des tourbillons qui se forment autour des rochers dans une rivière. En analysant ce mouvement avec soin, ils ont été en mesure d’estimer l’influence de corps planétaires de masses semblables à celles de Jupiter.

Cette nouvelle technique permet aux astronomes d’estimer les masses protoplanétaires avec une grande précision et elle est moins susceptible de produire de faux positifs.

Une technique porteuse d’espoir

L’une et l’autre équipe vont continuer d’améliorer cette méthode et de l’appliquer à d’autres disques, espérant mieux comprendre la formation des atmosphères planétaires et déterminer les éléments chimiques participant à la naissance d’une planète.

Le détail de ces travaux est publié dans les Astrophysical Journal Letters.