Des grains de poussières plus gros que prévu
Publié par Adrien le 19/11/2019 à 08:00
Source: CEA

(c)ESA/PACS/NASA/JPL-Caltech/IRAM
Une équipe internationale pilotée par l'Irfu a sondé les enveloppes de poussières autour d'étoiles encore en formation et observé des grains de taille millimétrique dans leur partie centrale. Une découverte surprenante qui pourrait bousculer les modèles de formation des planètes.

Comment les grains de poussière présents dans les milieux interstellaires s'agrègent-ils pour constituer les "briques" de base de futures planètes ? Pour saisir ce discret commencement, il faut sonder les grandes enveloppes de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) et de poussières à l'intérieur desquelles naissent les étoiles. Chauffées par l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) encore en formation, ces poussières émettent de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) dans le domaine submillimétrique. Il faut par conséquent disposer de moyens d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) à haute résolution spatiale dans cette gamme de longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de...).

Pour cette raison, les chercheurs de l'Irfu ont observé un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) de douze étoiles en formation (proto-étoiles) grâce au grand réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node) l'extrémité...) d'antennes Noema (Northern Extended Millimeter Array) de l'Iram (Institut de radioastronomie), situé sur le plateau de Bure, dans les Alpes.

Plus précisément, ils ont mesuré la lumière émise aux longueurs d'onde 1 et 3 mm et ont pu en déduire l'indice d'émissivité des poussières: un indicateur de l'efficacité avec laquelle la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) du grain (En météorologie maritime: Un grain est un vent violent et de peu de durée qui s'élève soudainement et qui est généralement accompagné de précipitations. Il se produit généralement au passage d'une ligne d'orages. Voir aussi : Grain...) émet de la lumière. Or, leurs observations montrent que cet indice, faible, décroît continûment de la périphérie (Le mot périphérie vient du grec peripheria qui signifie circonférence. Plus généralement la périphérie désigne une limite...) du cocon (Le cocon est l'enveloppe de la nymphe de certains insectes. On appelle aussi cocon le sac que les araignées construisent en y introduisant leurs œufs.) proto-stellaire jusqu'au centre où se forme l'embryon (Un embryon (du grec ancien ἔμϐρυον / émbruon) est un organisme en développement depuis la première...) d'étoile. Une des hypothèses favorisées par l'étude serait que ce faible indice d'émissivité signe la présence de "gros" grains de poussière, de diamètres supérieurs à 100 µm.

La croissance de grains de taille millimétrique, moins de 100.000 ans après le démarrage de la formation de l'étoile, aux densités typiques des cocons proto-stellaires - 0,1 million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un millier de...) de particules par cm3, c'est-à-dire une densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure...) 1015 fois plus faible que l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air...) que nous respirons mais qui reste élevée aux échelles astrophysiques - ne peut pas être expliquée par les modèles actuels. Si ces modèles doivent être révisés, il est possible que la formation des planètes, par accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.) de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état...) - un processus analogue à celui de la croissance des grains de poussières - doive, elle aussi, être reconsidérée: elles pourraient se former plus tôt que ce qui est admis aujourd'hui, dans l'histoire d'un système étoile-planètes.

A l'aide des grands interféromètres terrestres actuels, les astrophysiciens peuvent désormais accéder à une résolution leur permettant de distinguer à l'intérieur du nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la...) de gaz et de poussières le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) d'accrétion entourant la proto-étoile. Des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) complémentaires cruciales pour reconnecter les différentes échelles, suivre l'évolution des grains et tester les différentes hypothèses des scientifiques sur leur croissance.

Ces travaux s'inscrivent dans le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution,...) MagneticYSOs porté par Anaëlle Maury et financé par l'ERC (European Research Council).

Références:
Low dust emissivities and radial variations in the envelopes of Class (CLASS (CLS) est un célèbre groupe de l'underground informatique. CLASS a cessé son activité le 8 janvier 2004 et en a profité pour...) 0 protostars: a signature of early grain growth?, Astronomy & Astrophysics (sous presse)
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