Une jeune toile entoure dun disque de poussire contenant des exoplantes en formation vient dtre observe avec une rsolution ingale par les antennes dALMA au Chili. Il va sans doute falloir rcrire les premiers chapitres des thories de formation des plantes !




Non ! Ceci nest pas une vue dartiste comme celles que nous sommes habitus voir lorsque les astronomes parlent de disques protoplantaires, ces disques de gaz et de poussire qui ceignent les jeunes toiles et dans lesquels les grains de matire sagglutinent pour former des corps de plus en plus massifs et, terme, des plantes ! Ce que nous voyons ici, pour la premire fois avec un tel niveau de prcision, est bien limage dun systme plantaire en cours de formation acquise 1 millimtre de longueur donde par le rseau dantennes dALMA.
Crdits : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)


Cette image entre magnifiquement en rsonnance avec lannonce, faite la semaine dernire, de la formation potentielle dexoplantes dans les systmes stellaires doubles et multiples. Elle provient dailleurs de la mme rgion du ciel, la constellation du Taureau, qui abrite, prs de 450 annes-lumire de distance du Soleil, lune des zones de formations dtoiles les plus proches de nous. Elle se situe moins de 2 au nord-ouest de ltoile Aldbaran, pratiquement la place quoccupera le disque lunaire samedi soir (le 8/11). HL Tauri nest pas une toile visible lil nu. Elle nest mme pas visible correctement dans les plus grands tlescopes de la plante ou avec le tlescope spatial Hubble parce quelle est voile par lclat de la nbuleuse qui lui a donn naissance, il y a prs dun million dannes. Le seul moyen de dtecter la matire qui lentoure est davoir recours un instrument qui permet de percer ce voile blouissant. En cours de construction depuis plusieurs annes sur le plateau de Chajnantor, 5 000 m daltitude dans la cordillre des Andes (Chili), ALMA est linstrument idal pour cela. Il observe le ciel dans les longueurs donde millimtriques et submillimtriques qui mettent en vidence le rayonnement des rgions poussireuses les plus froides de lUnivers. Anne aprs anne, le nombre dantennes mises en service augmente et, surtout, les astronomes ont la possibilit de les loigner de plus en plus les unes des autres. Cette capacit raliser des observations en combinant les signaux provenant dantennes distantes permet dobtenir une rsolution quivalente celle dune antenne unique de plusieurs kilomtres de diamtre.




LObservatoire europen austral (ESO) exploite le grand rseau d'antennes millimtrique/submillimtrique de l'Atacama (ALMA) avec ses partenaires internationaux sur le haut plateau de Chajnantor, dans les Andes chilienne. ALMA est un tlescope ddi l'tude du rayonnement provenant des objets les plus froids de l'Univers. Ce rayonnement appel millimtrique et submillimtrique, car possdant une longueur d'onde de l'ordre du millimtre, se situe entre le rayonnement infrarouge et les ondes radios.
Crdits : Clem & Adri Bacri-Normier (wingsforscience.com)/ESO
Au mois de septembre dernier, les quipes dALMA, qui runissent des chercheurs et des ingnieurs du monde entier, ont commenc une campagne de tests avec une base de 15 km pour approcher de la rsolution angulaire maximale de cet ensemble ; une rsolution lgrement suprieure sera atteinte lorsque les paraboles pourront se disperser sur une base de 16 km denvergure. titre comparatif, les autres instruments qui oprent dans les longueurs donde millimtriques disposent actuellement dantennes qui peuvent tre spares au maximum de 2 km. ALMA est donc sur le point de rvolutionner son domaine dobservation avec une rsolution angulaire qui atteint dores et dj 35 millisecondes darc, prs de 2 fois mieux que le tlescope spatial Hubble. Et le verbe rvolutionner nest pas trop fort parce que ce que rvle l'image de test dALMA autour de la jeune toile HL Tauri est rellement extraordinaire. Quand nous avons regard cette image pour la premire fois nous avons t sidr par le niveau spectaculaire de dtails. Nous tions sans voix. HL Tauri na pas plus dun million dannes, et son disque apparat dj plein de plantes en formation. Cette seule image va rvolutionner les thories de la formation plantaire explique dans le communiqu de lESO Catherine Vlahakis, adjointe du programme scientifique dALMA et responsable du programme scientifique pour la Campagne Grande Ligne de base dALMA (ALMA Long Baseline Campaign). Cest la premire fois que les astronomes voient un disque protoplantaire avec un tel luxe de dtails ce qui, en soit, est dj exceptionnel. Pour Frdric Gueth, chercheur au CNRS et directeur adjoint de lIRAM qui gre les antennes installes sur le plateau de Bure (Alpes) et dont nombre de collgues sont impliqus dans le dveloppement dALMA : limage est vraiment spectaculaire. Quand on parle de disques de formation de plantes, on voit toujours des images de synthse, des simulations, des vues dartistes, mais l cest une vraie observation, cest l lincroyable diffrence.




HL Tauri se situe au cur dune nbulosit situe moins de 2 au nord-ouest de ltoile Aldbaran du Taureau et 450 annes-lumire du Soleil. Image de la nbuleuse par le tlescope spatial Hubble.
Crdits : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESA/Hubble & NASA ; Judy Schmidt
Tout cela se passe actuellement autour dune toile de type solaire, sans doute un peu moins massive que le Soleil. Oui, on peut crire actuellement , parce que 450 annes-lumire cest vraiment trs proche de nous et le fait que le rayonnement mette 450 ans nous parvenir ne change pas fondamentalement laspect de ce que nous observons. En ce sens, nous suivons pratiquement en direct la formation dun systme plantaire complexe. Techniquement, prcise Frdric Gueth, HL Tauri nest mme pas encore une toile, elle se situe dans une phase pr-squence principale et les ractions thermonuclaires ne se sont pas encore dclenches, donc cest vraiment un astre trs jeune. On sait depuis longtemps que toutes ces toiles sont entoures de disques de gaz et de poussire et on sait aussi que les plantes se forment dans ces disques. Mais les grandes questions sous-jacentes sont comment et quand se forment les plantes ?




Comparaison de la taille du Systme solaire jusqu lorbite de Neptune ( droite) avec le disque protoplantaire de HL Tauri qui est prs de 3 fois plus tendu.
Crdits : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Le disque protoplantaire visible autour de HL Tauri mesure environ 3 fois le diamtre du Systme solaire en limitant celui-ci lorbite de la plante Neptune, quelque 4,5 milliards de km du Soleil. Les anneaux et les vides qui le segmentent sont trs probablement la marque des plantes en cours de formation ou dj suffisamment massives pour commencer nettoyer leur orbite, faire le vide autour delles. Il est tentant, avec un tel niveau de rsolution, de faire le parallle avec les anneaux de Saturne au sein desquels on a dcouvert ce que lon appelle des satellites bergers qui maintiennent la cohsion des structures annulaires. Il est encore impossible avec les moyens disponibles aujourdhui dobserver directement les corps qui sillonnent le disque de HL Tauri et comprendre toutes les structures mises en vidence par les observations dALMA va sans aucun doute demander du temps, mais la lecture des articles scientifiques venir sera certainement passionnante.
Dautant plus que tout cela se passe autour dune toile trs jeune, trop jeune auraient mme tendance dire les astronomes. Mme si notre comprhension de la formation et de lvolution des disques protoplantaires a dj beaucoup volu en peine plus dune dcennie, depuis que des centaines dexoplantes et de systmes plantaires ont t dcouverts, trs peu de personnes ce jour imaginaient que lon pourrait observer un tel degr davancement dans un disque ceignant une toile aussi jeune. HL Tauri se serait forme par leffondrement gravitationnel dune partie de la nbuleuse qui la cache encore, il y a seulement un million dannes. Or, le processus de formation des plantodes par accrtion de grains de plus en plus massifs est cens durer plusieurs millions dannes ! Pour Frdric Gueth : on pouvait penser auparavant quune toile se formait dabord et que des plantes apparaissaient ventuellement dans un second temps partir des matriaux qui restaient autour, mais ce que lon voit prsent, cest que les plantes se forment trs tt dans le processus, en mme temps que ltoile en fait. Ici, visiblement, la formation de ltoile et des plantes se droule simultanment, ce sont deux aspects du mme phnomne. La conclusion logique cest que toutes les toiles sont potentiellement entoures de plantes. Cest quelque chose que tout le monde subodore, mais, l, on commence avoir des indications trs fortes. Les premiers chapitres des thories plantaires ont manifestement besoin dune bonne remise niveau. Et cest ce qui explique pourquoi ce domaine de la recherche des exoplantes et des disques protoplantaires est tellement passionnant. Il progresse pas de gant avec lamlioration des instruments de lastronomie millimtrique et les premiers rsultats dALMA sont extrmement satisfaisants pour les professionnels car, comme le rappelle Stphane Guilloteau (CNRS, Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux), qui faisait partie des concepteurs dALMA : une image comme celle-ci, on en rvait lpoque ! Ctait lun des objectifs majeurs du projet, un objectif qui a guid bien des choix techniques.
Samedi soir, en regardant la Lune et Aldbaran du Taureau, songez que, juste ct, ltoile HL Tauri se cache dans les replis de la toile cleste avec son cortge de plantes en formation. Nous ne sommes encore qu laube de la recherche des systmes exoplantaires et nous commenons peine comprendre les processus qui en sont lorigine, mais, partout autour de nous, le ciel doit fourmiller de systmes plantaires anciens ou en devenir qui nous permettront un jour dexpliquer comment le ntre sest form il y a 4,56 milliards dannes autour dune nouvelle toile de la banlieue galactique.