Un disque a été détecté autour d’une exoplanète pour la première fois, sans ambiguïté. Il représente une opportunité d'en savoir davantage sur la manière dont les lunes se forment.

C’est une première notable : la présence d’un disque a été confirmée autour d’une planète située hors du système solaire (une exoplanète). Cette découverte, détaillée par l’Observatoire européen austral (ESO) le 22 juillet 2021, pourrait aider à mieux comprendre comment les lunes peuvent se former autour d’exoplanètes. Les travaux font l’objet d’une étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters.

Le disque circumplanétaire (entourant une exoplanète) se trouve autour de PDS 70c, un astre comparable à Jupiter. L’exoplanète tourne elle-même autour d’une étoile située à 400 années-lumière de nous. De précédents indices laissaient deviner qu’il pouvait y avoir un disque autour de PDS 70c, et qu’il pouvait favoriser la formation de lunes. Néanmoins, la détection n’était pas encore confirmée, car il restait délicat de distinguer clairement ce disque de son environnement proche. C’est la nouveauté qu’apporte l’étude présentée par l’ESO. « Ces nouvelles observations fournissent la preuve de la présence d’un disque circumplanétaire autour d’une planète en accrétion [ndlr : agglomération de matière] à ce jour », écrivent les auteurs dans leur conclusion.

Vue rapprochée du disque lunaire entourant PDS 70c, au centre de l’image. À droite, on distingue une partie du disque entourant l’étoile. // Source : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al. (image recadrée)

Pour confirmer la détection de ce disque, les scientifiques se sont appuyés sur des observations de l’Atacama Large Millimetre/submillimeter Array (ALMA), un radiotélescope géant installé dans le nord du Chili. Le radiotélescope a permis de confirmer que le disque était bien associé à l’exoplanète PDS 70c, ainsi que de mesurer sa taille. Son diamètre est équivalent à la distance entre la Terre et le Soleil (soit environ 150 millions de kilomètres, distance qui donne d’ailleurs son nom à l’unité astronomique, ou ua). La masse du disque est estimée suffisante pour que l’équivalent de trois satellites comme la Lune puissent s’y former.

Une cible pour le futur Télescope géant européen

L’intérêt de cette découverte ne s’arrête pas à l’étude de la formation des lunes. C’est aussi l’occasion de tester des théories sur la formation des planètes elles-mêmes, en plus de leurs satellites. On sait que les planètes naissent dans des disques de poussière entourant les étoiles. Elles creusent des cavités dans ces disques dits circumstellaires, en rassemblant de la matière. Les planètes peuvent même en venir à former leur propre disque circumplanétaire, qui contribue à les faire grossir. Il est aussi possible que la matière de ce disque circumplanétaire s’agglomère pour former des lunes. Les détails précis de ces processus sont encore mal compris par les astronomes.

Or, le système étudié ici offre un avantage : les deux exoplanètes (en plus de PDS 70c, une autre planète nommée PDS 70c en est orbite autour de l’étoile), qui rappellent le duo Jupiter-Saturne, sont encore en cours de formation. « PDS 70 est le meilleur système à ce jour permettant d’étudier et de caractériser les disques circumplanétaires, mais aussi les interactions planète-disque et le nettoyage de la cavité du disque par les planètes massives », constatent les auteurs. Il est déjà prévu de scruter ce système planétaire à l’aide du futur Télescope géant européen (ELT) de l’ESO, qui devrait commencer à fonctionner en 2025.

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