Le Télescope spatial James Webb (JWST) vient de résoudre un mystère vieux de 20 ans sur la façon dont les étoiles anciennes pourraient héberger des planètes massives.
Au début des années 2000, le télescope spatial Hubble a observé la plus vieille planète de tous les tempsun objet 2,5 fois plus gros que Jupiter qui s’est formé dans la Voie Lactée il y a 13 milliards d’années, moins d’un milliard d’années après la naissance de l’univers. La découverte de d’autres vieilles planètes suivit bientôt. Cela a intrigué les scientifiques, car les étoiles du premier univers auraient dû être constituées principalement d’éléments légers comme l’hydrogène et l’hélium, sans presque aucun des éléments lourds – comme le carbone et le fer – qui composent les planètes.
Les astronomes pensaient que les disques de poussière et de gaz entourant ces étoiles à éléments légers auraient dû être emportés par le propre rayonnement de l’étoile, dispersant le disque en quelques millions d’années et ne laissant rien derrière lui pour former une planète. Les éléments lourds nécessaires à la construction d’un disque planétaire durable autour d’une étoile n’ont été disponibles que plus tard. les explosions de supernova les ont crééspensaient les scientifiques.
Mais maintenant, le JWST a examiné de près un proxy moderne pour ces vieilles étoiles et a constaté que Hubble ne s’était pas trompé. Dans une nouvelle recherche publiée le 16 décembre dans Le journal d’astrophysiqueles chercheurs ont découvert que lorsqu’ils contiennent peu d’éléments métalliques lourds, les disques planétaires peuvent durer beaucoup plus longtemps qu’on ne le pensait auparavant.
« Nous voyons que ces étoiles sont effectivement entourées de disques et sont encore en train d’engloutir de la matière, même à un âge relativement avancé de 20 (millions) ou 30 millions d’années », a déclaré l’auteur principal de l’étude. Guido De Marchiastronome au Centre européen de recherche et de technologie spatiales à Noordwijk, aux Pays-Bas, a déclaré dans un communiqué. « Cela implique également que les planètes ont plus de temps pour se former et croître autour de ces étoiles que dans les régions de formation d’étoiles proches de notre propre galaxie. »
Les observations de James Webb
Le JWST a observé les spectres (une mesure de différentes longueurs d’onde de la lumière) des étoiles de l’amas de formation d’étoiles nommé NGC 346. Les conditions dans cet amas sont similaires à celles de l’univers primitif, avec de nombreux éléments légers comme l’hydrogène et l’hélium et une relative pénurie d’éléments métalliques et autres éléments plus lourds. Le cluster est dans le Petit Nuage de Magellanune galaxie située à 199 000 années-lumière de la Terre.
La lumière et les ondes électromagnétiques émanant de ces étoiles et de leur environnement ont révélé qu’elles hébergent des disques planétaires de longue durée. Cela pourrait fonctionner de deux manières, selon Marchi et ses collègues.
La première est que les étoiles constituées d’éléments légers n’hébergent pas beaucoup d’éléments subissant une désintégration radioactive : ces éléments radioactifs sont tous plus lourds. Ce manque de rayonnement signifie que l’étoile a moins de pouvoir pour repousser le disque planétaire, ce qui signifie qu’il peut durer beaucoup plus longtemps qu’un disque autour d’une étoile contenant plus d’éléments lourds.
Une autre possibilité est qu’une étoile formée uniquement d’éléments légers doit se former à partir d’un très, très gros nuage de poussière et de gaz. Ce nuage de poussière extra-large laisserait également derrière lui un énorme disque autour de l’étoile nouveau-née, et cet énorme disque pourrait mettre très longtemps à s’envoler, même si les étoiles à éléments légers émettent autant de rayonnement que les étoiles à éléments plus lourds.
« Cela a des implications sur la manière dont vous formez une planète et sur le type d’architecture système que vous pouvez avoir dans ces différents environnements », co-auteur de l’étude. Elena Sabbiscientifique en chef de l’Observatoire Gemini du NOIRLab de la National Science Foundation à Tucson, a déclaré dans le communiqué. « C’est tellement excitant. »
