Un disque si vaste qu'il pourrait contenir quarante systèmes solaires comme le nôtre: cette structure colossale a été mise au jour par des astronomes observant une pouponnière de planètes autour d'une jeune étoile, un environnement bien plus agité et désordonné que les scientifiques ne l'imaginaient.
Les images du télescope spatial Hubble dévoilent pour la première fois en lumière visible cette formation géante nommée IRAS 23077+6707. Sa largeur atteint près de 400 milliards de kilomètres, une dimension qui la place loin devant tous les disques similaires connus. Cette taille hors norme masque même l'étoile centrale, qui pourrait être seule ou former une paire rapprochée. L'ensemble évoque un sandwich cosmique, avec une bande sombre entourée de couches lumineuses de gaz et de poussière.
Ce qui intrigue particulièrement les chercheurs, c'est l'asymétrie marquée du disque. D'un côté, de longs filaments s'élèvent haut au-dessus du plan, tandis que l'autre côté présente une bordure nette sans ces structures. Cette disposition déséquilibrée montre que des processus externes, des apports récents de matière ou des interactions avec l'environnement, façonnent activement ce berceau de planètes.
Le plus grand disque de formation planétaire jamais imagé, observé par Hubble. Il s'étend sur une distance équivalente à 40 fois le diamètre de notre Système solaire.
Crédit: NASA, ESA, STScI, Kristina Monsch (CfA) ; Image Processing: Joseph DePasquale (STScI) La masse du disque est estimée entre dix et trente fois celle de Jupiter, offrant suffisamment de matériaux pour engendrer plusieurs géantes gazeuses. Cela en fait un analogue agrandi de notre jeune Système solaire, fournissant une occasion unique d'étudier la naissance des mondes dans un environnement massif.
L'équipe, dirigée par Kristina Monsch, a publié ces données dans
The Astrophysical Journal. Elle indique que la précision des images de Hubble permet de distinguer des détails rarement visibles. Le surnom amusant 'Chivito de Dracula' mêle les origines des chercheurs, évoquant à la fois la Transylvanie et un sandwich uruguayen.
Les disques protoplanétaires, berceaux des mondes
Autour des jeunes étoiles, des disques de gaz et de poussière tournent lentement. Ces structures, appelées disques protoplanétaires, sont les lieux où naissent les planètes. Ils se forment à partir du nuage initial qui a donné naissance à l'étoile centrale, et leur composition reflète celle de ce nuage originel.
Au fil du temps, les particules de poussière s'agglomèrent pour former des cailloux, puis des planétésimaux. Ces petits corps entrent en collision et se rassemblent progressivement sous l'effet de la gravité. Ce processus peut durer plusieurs millions d'années, menant à la création de planètes rocheuses comme la Terre ou de noyaux pour des géantes gazeuses.
La taille et la masse de ces disques diffèrent énormément. Certains, comme celui observé par Hubble, sont immenses et très massifs, ce qui laisse penser qu'ils pourraient produire des systèmes planétaires très étendus. D'autres sont plus modestes, similaires à ce que fut probablement notre propre Système solaire dans sa jeunesse.
L'étude de ces disques permet de retracer les étapes de la formation planétaire.
La formation des géantes gazeuses
Les planètes géantes comme Jupiter ou Saturne se forment différemment des mondes rocheux. Leur création commence par l'accrétion d'un noyau solide à partir de glaces et de roches présentes dans le disque protoplanétaire. Une fois ce noyau assez massif, il attire le gaz environnant par gravité.
Ce processus nécessite des conditions spécifiques. Le disque doit contenir suffisamment de gaz et être assez froid pour que les éléments volatils se condensent. La présence de géantes gazeuses dans un système influence aussi la formation des autres planètes, car leur gravité peut perturber les orbites et la distribution de matière.
Dans des disques très massifs comme IRAS 23077+6707, la quantité de matériau disponible permet potentiellement la naissance de plusieurs géantes. Cependant, les turbulences observées pourraient modifier les schémas classiques, en dispersant la matière ou en créant des zones de densité variable.
Comprendre ces mécanismes participe à expliquer la diversité des systèmes planétaires découverts. Certaines étoiles abritent des 'Jupiters chauds', des géantes très proches de leur soleil, tandis que d'autres possèdent des géantes éloignées.