Souvent, les étoiles sont trop loin pour que nous puissions parler de leur environnement. Mais dans le cas d'étoiles nouveau-nées entourées de disques protoplanétaires, les astronomes peuvent utiliser une astuce brillante pour explorer la structure de leurs berceaux poussiéreux.
Une étoile peut se former à partir d’un nuage moléculaire de gaz qui, dans certaines conditions, est détruit par une attraction mutuelle. Cet effondrement forme un nœud de matériau dense capable de fondre et de former le noyau d’une jeune étoile. Au fil du temps, des matériaux vont se rassembler autour de cette protostar, formant un disque tourbillonnant. Finalement, les planètes se condenseront à partir de ce disque protoplanétaire. Afin de mieux comprendre comment se forment les planètes dans le système solaire, les astronomes étudient les disques autour d’autres étoiles.
"Comprendre les disques protoplanétaires peut nous aider à comprendre certains des secrets des exoplanètes dans des systèmes stellaires autres que le nôtre", a déclaré le chercheur Huan Meng, de l'Université de l'Arizona, à Tucson. "Nous voulons savoir comment se forment les planètes et nous trouvons donc de grandes planètes appelées Jupiters chaudes, proches de leurs étoiles." Si les jeunes systèmes stellaires sont éloignés de nous, cela rend difficile la structure optique de ces disques.
Cependant, en étudiant les variations de luminosité d'une étoile appelée YLW 16B, située à environ 400 années-lumière de la Terre, Maine et ses collègues ont pu détecter la lumière réfléchie d'une étoile à partir de la limite interne de son disque protoplanétaire, ce qui permettait de mesurer avec précision sa position et sa structure.
Cette étoile particulière a à peu près la même masse que notre Soleil, mais elle n’a que 1 million d’années (contre 4,6 milliards d’années de notre Soleil, cette étoile peut être qualifiée d’embryon d’étoile). Cela en fait un candidat idéal pour comprendre la physique de notre système solaire jusqu'à ce que les planètes commencent à se former autour du jeune Soleil.
En utilisant les données du télescope spatial Spitzer de la NASA, qui observe l'Univers en infrarouge, ainsi que d'observatoires au sol, les astronomes ont appliqué une technique appelée «photo-réverbération» pour étudier la lumière des étoiles réfléchie par le bord interne du disque protoplanétaire.
Il se trouve que le YLW 16B a des oscillations de rayonnement variables et imprévisibles. Les astronomes mesurent ces oscillations de rayonnement et attendent la lumière réfléchie par le disque. Les variations de la luminosité d'une étoile peuvent être comparées à un léger écho, qui apparaît plus tard. Le délai est utilisé pour calculer la distance de l'étoile à partir du bord interne du disque protoplanétaire. Pour ce système stellaire, l'écart entre l'étoile et le disque interne est d'environ 0,08 AE, où 1 AE, ou unité astronomique, correspond à la distance moyenne entre le Soleil et l'orbite terrestre. Pour une meilleure comparaison, le bord intérieur correspond à environ un quart de la distance entre Mercure et Soleil.
Ces observations ont permis de conclure que le disque était épais, fournissant un indice supplémentaire intéressant sur la quantité de matériau que le disque pourrait contenir.
Les jeunes étoiles sont brillantes et ont des vents stellaires puissants qui "soufflent" à l'intérieur du disque protoplanétaire, en laissant un vide (comme le montre l'image ci-dessus). Comprendre l'ampleur de cet écart et de sa position par rapport à l'étoile nous aidera à améliorer les modèles de systèmes d'étoiles nouveau-nés et, en définitive, donnera une idée de la façon dont notre système solaire s'est formé il y a 4,6 milliards d'années.
