Une équipe internationale d'astronomes, avec la participation de l'Université de La Laguna (ULL) et de l'Institut d'astrophysique des îles Canaries (IAC), dans l'archipel atlantique espagnol, a capturé pour la première fois les détails de « l'adolescence » des systèmes planétaires, une époque longtemps entourée de mystère.
L'étude, appelée ALMA Survey to Resolve exoKuiper Belt Substructures (ARKS), est basée sur une série de dix articles publiés simultanément dans la revue Astronomy and Astrophysics et a été réalisée avec l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Grâce à ces travaux, les images les plus claires à ce jour ont été obtenues de 24 disques de débris, les ceintures de poussière qui subsistent après la formation des planètes, a rapporté l'IAC dans un communiqué.
Ces disques sont l'équivalent cosmique de l'adolescence des systèmes planétaires : un peu plus développés que les disques de formation planétaire, mais sans avoir atteint la maturité.
Selon l'IAC, ces découvertes du projet ARKS sont très précieuses pour la recherche de jeunes planètes et la compréhension de la manière dont elles se forment et se réorganisent en familles, à l'instar des planètes du système solaire.
En ce sens, Carlos del Burgo, chercheur à l'ULL et à l'IAC et membre du projet ARKS, a souligné le potentiel d'ALMA pour révéler des structures dans les disques, car il permet des observations de plus en plus claires qui peuvent être combinées avec des courbes de vitesse radiale et des courbes de lumière pour améliorer la caractérisation de ces mondes émergents.
Meredith Hughes, professeure agrégée d'astronomie à l'Université Wesleyan (États-Unis) et co-responsable de cette étude, a souligné l'importance du projet, car même si des photos d'enfance de planètes en formation ont souvent été vues, jusqu'à présent l'adolescence était « un chaînon manquant ».
Le scientifique a souligné que ce projet permet une nouvelle perspective pour interpréter les cratères de la Lune, la dynamique de la ceinture de Kuiper et la croissance des grandes et petites planètes.
La contrepartie de cette phase évolutive du système solaire est la ceinture de Kuiper, un anneau de débris glacés au-delà de Neptune qui préserve un historique de collisions massives et de migrations planétaires survenues il y a des milliards d'années.
Cette nouvelle étude de 24 ceintures de débris exoplanétaires nous permet de mieux comprendre ce qu’a vécu le système solaire pendant la formation de la Lune et la progression des planètes vers leur place finale.
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L'IAC explique que les disques de débris sont faibles, des centaines, voire des milliers de fois plus faibles que les disques brillants et riches en gaz où se forment les planètes.
L’équipe ARKS a relevé le défi de produire des images de ces disques avec des détails sans précédent. Ces disques pâles ont été cachés aux astronomes pendant des années, mais grâce à ALMA, leurs structures complexes peuvent désormais être observées.
Ceux-ci sont formés de ceintures à anneaux multiples, de halos larges et lisses, d’arêtes vives et même d’arcs et de structures inattendus.
« Nous observons une grande diversité : non seulement des anneaux simples, mais des ceintures avec des anneaux multiples, des halos et de fortes asymétries, ce qui révèle un chapitre dynamique et complexe de l'histoire planétaire », a ajouté Sebastián Marino, responsable du programme ARKS et professeur associé à l'Université d'Exeter (Royaume-Uni).
La recherche a montré qu'un tiers des disques observés présentent des sous-structures claires (anneaux multiples ou espaces distinctifs) qui auraient pu se former à des stades antérieurs de la formation planétaire ou qui ont été sculptées par des planètes sur des échelles de temps beaucoup plus longues.
Alors que certains disques héritent de structures complexes, d’autres se lissent et s’étalent en larges ceintures, de la même manière que le système solaire devrait se développer.
De plus, de nombreux disques montrent des zones de calme et de chaos, avec des régions verticalement « gonflées », similaires au mélange d'objets classiques de la ceinture de Kuiper dans le système solaire et à ceux dispersés par la migration passée de Neptune.
Le projet ARKS est le travail d'une équipe internationale d'environ 60 scientifiques, dirigée par l'Université d'Exeter, le Trinity College de Dublin et l'Université Wesleyan, avec la participation de l'ULL et de l'IAC.
