Observer la formation de planètes grâce aux systèmes SPHERE et ALMA

Les exoplanètes que l’on observe aujourd’hui ont été formées dans les premiers millions d’années de la vie des systèmes planétaires à l’intérieur de grands disques protoplanétaires constitués de gaz et de poussières. Malgré de nombreux travaux théoriques cette phase de formation est difficile à observer directement et nécessite une instrumentation adaptée. Deux instruments en particulier permettent de sonder l’environnement des étoiles jeunes, il s’agit de l’interféromètre submillimétrique, ALMA sensible à l’émission thermique des poussières et du gaz, et SPHERE un système capable d’atteindre de très haut contraste autour des étoiles brillantes, sensible aux petites poussières et à l’émission des exoplanètes géantes, tous deux étant installés au Chili.

L’étoile AB Aurigae située à 520 années lumières fait partie des systèmes très jeunes où l’on pense que la formation planétaire a déjà démarré. Avec ALMA, une partie de notre équipe avait détecté deux grandes spirales de gaz dans la zone interne (à moins de 100 unités astronomiques), ce qui fait penser à une perturbation créée par une protoplanète. Les observations obtenues avec SPHERE en fin 2019 et début 2020 ont permis non seulement de confirmer la présence de ces spirales, mais surtout d’identifier une structure qui s’apparente à la torsion attendue de la spirale lorsque celle-ci est générée par une exoplanète. En réalité cette torsion correspond à la connexion entre deux spirales une partant vers l’intérieur de l’orbite de la planète et une autre vers l’extérieur. Ces spirales permettent à la planète d’accréter de la matière et de grossir. De plus, on mesure un déplacement de cette spirale entre les observations ALMA et SPHERE d’une quantité compatible avec le mouvement képlérien d’un objet situé à 30 unités astronomiques. Bien que la planète à l’origine de cette spirale ne soit pas visible, c’est la première fois que l’on peut mettre en évidence une telle structure, parfaitement expliquée par les modèles de formation planétaire. Ce nouveau résultat renforce l’intérêt d’observer des systèmes très jeunes en exploitant la synergie entre SPHERE et ALMA et justifie également le projet d’amélioration de SPHERE pour cibler des étoiles encore plus jeunes.