Nous avons regardé une étoile ratée se transformer en une planète géante

À certains niveaux, former des étoiles et des planètes est simple : elles se forment là où il y a plus de choses. Ainsi, alors que la matière première d’une étoile peut être un nuage diffus de gaz, la distribution de ce gaz n’est pas tout à fait uniforme. Au fil du temps, l’attraction gravitationnelle des zones qui avaient un peu plus de matière attirera toujours plus de matière, ce qui finira par produire suffisamment de matière pour former une étoile. Ou deux – dans de nombreux cas, plus d’une concentration de matière se formera; dans d’autres cas, une seule concentration se divisera en deux. Les planètes se forment également là où se trouve la matière, étant générées par le disque de matière qui alimente l’étoile en formation.

Bien que cela puisse généralement être vrai, il y a quelques problèmes avec cela. D’une part, il n’y a pas de ligne de démarcation claire entre les petites étoiles comme les naines brunes et les énormes planètes que nous avons classées dans une catégorie appelée super-Jupiters. Et la poignée de planètes que nous avons pu imager directement semblent orbiter loin de leur étoile hôte, où il ne devrait pas y avoir beaucoup de matière autour pour conduire leur formation.

Cette semaine, les astronomes ont annoncé l’imagerie d’un super-Jupiter en train de se former, loin de l’étoile sur laquelle il semble orbiter. Cela suggère que la planète se forme probablement via un processus qui produit généralement des étoiles et non via celui qui produit des géantes gazeuses comme Jupiter.

Nous vous avons observé

L’étoile en question s’appelle AB Aurigae, une étoile très jeune située à environ 500 années-lumière du Soleil. Il est intégré dans un nuage de gaz, dont une partie est encore susceptible de tomber dans l’étoile. Plus loin, un nuage de poussière. Ce nuage est considéré comme un bon candidat pour la formation de planètes pour plusieurs raisons. Premièrement : la poussière a été éliminée de la zone la plus proche de l’étoile. Deuxièmement : le gaz dans le disque interne a été façonné en bras spiraux par des influences gravitationnelles.

Une équipe de chercheurs a utilisé le temps du télescope pour rechercher des planètes à AB Aurigae. Et les chercheurs en ont apparemment trouvé un, maintenant appelé AB Aurigae b, à environ 100 unités astronomiques de AB Aurigae (chaque AU est la distance typique entre la Terre et le Soleil). C’est plus du double de la distance entre le Soleil et Pluton. Cet emplacement place AB Aurigae b à l’intérieur de l’anneau de poussière et dans une position où il devrait être capable de créer la sorte de bras en spirale vu dans le gaz entre la poussière et l’étoile. Cela devrait également être bien en dehors de la zone où la densité de matière est suffisamment élevée pour accueillir la formation normale de planètes.

Un examen des archives d’images indique que nous avons des indications que la planète était là depuis un certain temps. Les images indiquent clairement qu’AB Aurigae b est en orbite.

Les chercheurs ont utilisé la modélisation pour déterminer quelle taille de planète pourrait produire la lumière que nous avons vue venir d’AB Aurigae b. Les modèles suggèrent que, même si la planète est encore susceptible de croître, sa masse est déjà au moins quatre fois supérieure à celle de Jupiter. Une autre approche de la modélisation suggère qu’il est susceptible d’être neuf fois la masse de Jupiter. Dans les deux cas, la planète rentre définitivement dans la catégorie super-Jupiter.

L’imagerie montre également des objets plus faibles similaires à AB Aurigae b, mais encore plus éloignés (430 et 580 UA). Il peut s’agir de planètes supplémentaires, mais nous avons besoin d’observations supplémentaires pour le confirmer.

Que se passe t-il ici?

Alors que se passe-t-il ici ? Plus près d’une étoile hôte, on pense que les géantes gazeuses se forment par l’accrétion d’un gros noyau rocheux qui commence alors à aspirer du gaz. Cela ajoute à la masse de la planète en croissance et améliore encore sa croissance. Cette croissance galopante est interrompue car le gaz qui l’alimente est finalement chassé par le rayonnement de la jeune étoile.

Aux distances vues ici, cependant, il est peu probable que ce processus fonctionne. Alors que plus de gaz devrait rester plus longtemps, il n’y a pas une densité de matériau suffisamment élevée pour construire un gros noyau. La croissance galopante ne commencerait jamais.

L’alternative est un processus similaire à celui qui crée un système stellaire binaire. Les fluctuations aléatoires de la quantité de matière provoquent une concentration de matière qui remplit une fonction similaire à celle du noyau rocheux. Et parce que le site de formation est loin de l’étoile, il y a une chance que le processus de croissance se poursuive plus longtemps, produisant un super-Jupiter.

Nature Astronomy, 2022. DOI : 10.1038/s41550-022-01634-x (À propos des DOI).