Représentation artistique d’AB Aur b — © NASA / ESA / Joseph Olmsted (STScI)

Des astronomes ont observé la naissance d’une simili-Jupiter située à environ 560 années-lumière de la Terre, fournissant la première preuve directe d’un mécanisme de formation planétaire jusqu’alors hypothétique.

Un premier exemple de formation planétaire par instabilité gravitationnelle

Les planètes se développent généralement à partir d’un disque de poussière et de gaz, dit protoplanétaire, entourant une jeune étoile. On estime que les géantes gazeuses comme Jupiter, dont l’orbite s’avère plus de 5 fois plus large que celle de la Terre, se forment lorsque des particules solides du disque entrent en collision et s’agglomèrent, dans un processus appelé accrétion de cœur.

Plus loin de l’étoile, la densité du disque se révèle trop faible pour qu’un tel phénomène se produise. On pense donc que les planètes géantes aux orbites plus larges ont dû se former d’une manière différente, appelée instabilité gravitationnelle. À une telle distance, le gaz et la poussière se refroidissent et se contractent en amas qui s’effondrent sous l’effet de leur propre gravité pour former le noyau d’une planète.

À l’aide du télescope Subaru, Thayne Currie et ses collègues de l’Observatoire astronomique national du Japon avaient repéré en 2016 les signes d’une planète en formation (ou protoplanète) autour de l’astre AB Aurigae, âgé de 2 millions d’années environ.

Image annotée du système AB Aurigae prise par le télescope Subaru (la position de l’astre est indiquée par l’étoile) — © T. Currie / Subaru Telescope

Détaillées dans la revue Nature Astronomy, les observations étroites réalisées au cours des années suivantes leur ont permis de déterminer que la protoplanète, appelée AB Aur b, était environ neuf fois plus massive que Jupiter, et orbitait autour de son étoile hôte à une distance 93 fois supérieure à celle séparant la Terre du Soleil. La présence de spirales de gaz et de poussière s’effondrant rapidement a, de son côté, permis de confirmer la validité du modèle de formation planétaire par instabilité gravitationnelle.

D’importantes implications pour les astronomes

AB Aur b est seulement la deuxième protoplanète à avoir été imagée directement, et la plus jeune. L’équipe espère recueillir d’autres images à différentes longueurs d’onde pour mieux comprendre les premiers stades de la formation des géantes gazeuses.

« AB Aurigae montre que l’Univers n’abrite pas uniquement des fac-similés du Système solaire, mais un vaste éventail de systèmes planétaires différents », souligne Currie.

« Cette découverte très excitante souligne une fois de plus notre méconnaissance des premières étapes de la formation et de l’évolution des planètes », commente Alejandro Suárez Mascareño de l’Institut d’astrophysique des îles Canaries en Espagne. « Bien que ce résultat ne permette toujours pas de dire quel est le mécanisme dominant pour la formation des planètes, il montre que l’instabilité gravitationnelle est possible sur des orbites très éloignées. »

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