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Les étranges orbites des disques planétaires «Tatooine» – Actualite-sante

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Les astronomes utilisant le réseau Atacama Large Millimeter / submillimeter (ALMA) ont trouvé des géométries orbitales frappantes dans les disques protoplanétaires autour des étoiles binaires. Alors que les disques en orbite autour des systèmes d'étoiles binaires les plus compacts partagent à peu près le même plan, les disques entourant de larges binaires ont des plans orbitaux qui sont fortement inclinés. Ces systèmes peuvent nous enseigner la formation des planètes dans des environnements complexes.

Au cours des deux dernières décennies, des milliers de planètes ont été trouvées en orbite autour d'étoiles autres que notre Soleil. Certaines de ces planètes tournent autour de deux étoiles, tout comme Tatooine, la maison de Luke Skywalker. Les planètes naissent dans des disques protoplanétaires – nous en avons maintenant de merveilleuses observations grâce à l'ALMA – mais la plupart des disques étudiés jusqu'à présent tournent autour d'étoiles simples. Les exoplanètes «Tatooine» se forment dans les disques autour des étoiles binaires, les disques dits circumbinaires.

L'étude des lieux de naissance des planètes «Tatooine» offre une occasion unique d'apprendre comment les planètes se forment dans différents environnements. Les astronomes savent déjà que les orbites des étoiles binaires peuvent déformer et incliner le disque autour d'elles, ce qui entraîne un disque circumbinaire mal aligné par rapport au plan orbital de ses étoiles hôtes. Par exemple, dans une étude menée en 2019 par Grant Kennedy de l'Université de Warwick, Royaume-Uni, ALMA a trouvé un disque circumbinaire frappant dans une configuration polaire.

"Avec notre étude, nous voulions en savoir plus sur les géométries typiques des disques circumbinaires ", a déclaré l'astronome Ian Czekala de l'Université de Californie à Berkeley. Czekala et son équipe ont utilisé les données ALMA pour déterminer le degré d'alignement de dix-neuf disques protoplanétaires autour des étoiles binaires. «Les données ALMA à haute résolution étaient essentielles pour étudier certains des disques circumbinaires les plus petits et les plus faibles à ce jour», a déclaré Czekala.

Les astronomes ont comparé les données ALMA des disques circumbinaires avec la douzaine de planètes «Tatooine» trouvées avec le Télescope spatial Kepler. À leur grande surprise, l'équipe a constaté que le degré de désalignement des étoiles binaires et de leurs disques circumbinaires dépend fortement de la période orbitale des étoiles hôtes. Plus la période orbitale de l'étoile binaire est courte, plus il est probable qu'elle héberge un disque en ligne avec son orbite. Cependant, les binaires avec des périodes supérieures à un mois hébergent généralement des disques mal alignés.

"Nous constatons un chevauchement clair entre les petits disques, en orbite autour de binaires compacts et les planètes circumbinaires trouvées avec la mission Kepler", a déclaré Czekala. Parce que la mission Kepler principale a duré 4 ans, les astronomes n'ont pu découvrir des planètes autour d'étoiles binaires en orbite les unes que les autres en moins de 40 jours. Et toutes ces planètes étaient alignées avec leurs orbites d'étoiles hôtes. Un mystère persistant était de savoir s'il pouvait y avoir de nombreuses planètes mal alignées que Kepler aurait du mal à trouver. "Avec notre étude, nous savons maintenant qu'il n'y a probablement pas une grande population de planètes mal alignées que Kepler a manquées, car les disques circumbinaires autour d'étoiles binaires étroites sont également généralement alignés avec leurs hôtes stellaires", a ajouté Czekala.

Pourtant, basé sur sur cette découverte, les astronomes concluent que des planètes mal alignées autour de larges étoiles binaires devraient être là-bas et que ce serait une population passionnante à rechercher avec d'autres méthodes de recherche d'exoplanètes comme l'imagerie directe et la microlentille. (La mission Kepler de la NASA a utilisé la méthode du transit, qui est l'un des moyens de trouver une planète.)

Czekala veut maintenant savoir pourquoi il existe une corrélation aussi forte entre l'alignement (mauvais) disque et la période orbitale de l'étoile binaire. "Nous voulons utiliser des installations existantes et à venir comme ALMA et la prochaine génération de très grandes baies pour étudier les structures de disques à des niveaux de précision exquis", a-t-il déclaré, "et essayer de comprendre comment les disques déformés ou inclinés affectent l'environnement de formation des planètes et comment cela pourrait influencer la population de planètes qui se forment au sein de ces disques. "

" Cette recherche est un excellent exemple de la façon dont les nouvelles découvertes s'appuient sur les observations précédentes ", a déclaré Joe Pesce, responsable du programme NRAO et ALMA de la National Science Foundation. "Les tendances discernantes dans la population de disques circumbinaires n'ont été rendues possibles que sur la base des programmes d'observation archivistique entrepris par la communauté ALMA dans les cycles précédents."

L'Observatoire national de radioastronomie est un établissement de la National Science Foundation, exploité sous accord de coopération par Associated Universities, Inc.

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