Des chercheurs ont observé un système stellaire triple inédit. Celui-ci a en effet la particularité de posséder trois disques circumstellaires dont le plus central semble désaxé et tordu par rapport aux deux autres. Explications.

Un véritable ballet stellaire

Notre Système solaire se révèle étonnamment bien ordonné. À l’instar des objets des ceintures d’astéroïdes et de Kuiper, les planètes qui le composent gravitent autour d’un disque assez plat. Et il s’avère que la plupart des autres systèmes stellaires observés par les astronomes possèdent des structures similaires, grâce aux forces de gravité et de mouvement qui concentrent la poussière et le gaz sous forme de disques autour des étoiles, à partir desquels des planètes et des lunes se forment par accrétion de matière.

Dans le cadre de travaux présentés dans les revues Science et The Astrophysical Journal Letters, des astronomes ont observé pour la première fois un système où ce disque normalement plat se révélait déformé. Connu sous le nom de GW Orionis, ce dernier se trouve à environ 1 300 années-lumière de la Terre et comprend trois étoiles en orbite les unes autour des autres. Pendant plus de onze ans, les scientifiques se sont appuyés sur différents instruments du Very Large Telescope et de l’ALMA afin de mieux comprendre les raisons de l’existence d’une telle structure, et ont également réalisé différentes simulations informatiques.

Courte animation montrant le mouvement des étoiles composant le système GW Orionis

L’équipe a ainsi découvert que les deux étoiles se trouvant le plus au centre du système et orbitant mutuellement étaient séparées par une unité astronomique (UA) seulement, soit la distance séparant la Terre du Soleil, tandis que la troisième, plus éloignée, tournait autour des deux autres à une distance d’environ 8 UA.

Deux théories envisagées par les chercheurs pour expliquer une telle structure

La danse gravitationnelle complexe décrite par ces trois étoiles a divisé le disque protoplanétaire en trois anneaux distincts, disposant chacun de leur propre orientation. L’anneau intérieur se révélant également être le plus décalé, avec un angle presque perpendiculaire au reste du disque, et contenant suffisamment de poussière pour former l’équivalent de 30 Terres. Le second anneau est situé à environ 185 UA du centre du système, contre 340 UA pour le troisième, ce qui fait de lui le plus grand disque protoplanétaire jamais observé.

Suite à ces observations, les chercheurs ont formulé deux théories distinctes pour expliquer l’étrange structure du système. La première suggère que les influences gravitationnelles des trois étoiles suffisent à l’expliquer, tandis que la seconde estime qu’une planète invisible serait tapie dans l’espace séparant le premier disque du second.

Représentation de la structure du disque et de l’orbite stellaire du système triple GW Orionis, basée sur les observations de l’ALMA et du VLT. Les trois anneaux désalignés sont représentés en orange, tandis que les structures transparentes correspondent aux filaments de poussière de faible densité qui les relient — © Kraus et al., 2020; NRAO / AUI / NSF

« Nos simulations montrent que l’attraction gravitationnelle des trois étoiles ne peut à elle seule expliquer le grand désalignement observé », avance Nienke van der Marel, auteur de la seconde étude. « Nous pensons que la présence d’une planète entre ces anneaux est nécessaire pour expliquer pourquoi le disque s’est désaxé. Cette planète a probablement creusé un espace de poussière et cassé le disque à l’emplacement des anneaux intérieurs et extérieurs actuels. »

Il ne fait aucun doute que les astronomes continueront à suivre GW Orionis de près, dans l’espoir d’en apprendre davantage sur cet étrange système et de trouver éventuellement cette hypothétique planète. Les deux études distinctes suggèrent également que d’autres disques protoplanétaires déformés pourraient exister dans l’Univers.

Vue d’artiste du disque déformé de GW Orionis — © ESO / L. Calçada, Exeter / Kraus et al.

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