La formation des planètes gravitant autour du Soleil – il y a 4,55 milliards d'années au sein d'un disque formé à 99% de gaz et 1% de poussières – est aujourd'hui bien documentée mais il reste très difficile d'observer la formation de planètes au sein de « disques proto-planétaires », hors du système solaire.
Des modèles théoriques de formation de planètes géantes postulent l'existence, à l'intérieur du disque proto-planétaire, d'un anneau appelé « disque circum-planétaire », dont la largeur vaut quelques rayons de la planète en formation. Il « stocke » la matière provenant du disque proto-planétaire avant son « accrétion » à la planète. Une zone en forme de « S » y est attendue par les physiciens, à l'intersection de deux ondes de matière de forme spirale. C'est le cliché exact d'une telle structure que les chercheurs sont parvenus à capter.
D'abord intrigués par un disque proto-planétaire atypique observé en ondes millimétriques par le réseau d'antennes Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) au Chili, ils pointent le télescope VLT de l'Observatoire européen austral (ESO) vers la jeune étoile AB Aurigae, située à 520 années-lumière de la Terre, dont le disque proto-planétaire a retenu leur attention. Ils découvrent alors la structure en « S » prédite par les modèles, située au point de convergence de deux bras spiraux.
Des disques proto-planétaires avec des ondes spirales et des planètes à l'intérieur de disques avaient déjà été observées mais c'est la première fois qu'une structure dans l'onde spirale trahit la présence d'une proto-planète. Cette unique et exceptionnelle observation suffit donc à valider tout un scénario de formation de planètes !
Ce résultat a été permis par les performances de l'instrument Sphere (Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research) de l'ESO qui utilise ici un procédé d'occultation de la lumière aveuglante de l'étoile, permettant de cartographier son disque proto-planétaire.
Le futur instrument ELT/Metis (Extremely Large Telescope - Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph) auquel contribue l'Irfu pourra observer bien d'autres disques proto-planétaires autour de jeunes étoiles. En révélant les caractéristiques fines des sites de formation, il permettra de mieux comprendre encore les phases de croissance des planètes géantes.
(c) ESO/VLT