GW Orionis : trois étoiles, trois anneaux et des planètes
Pour la bonne compréhension de l’œuvre :
unité astronomique, notée aussi « ua » : elle correspond à la distance Terre-Soleil, soit environ 150 millions de km (en moyenne 149 millions de km).
Nous sommes à bord d’un immense vaisseau spatial du futur et nous partons pour un voyage de 1300 ans à la vitesse de la lumière en direction du système stellaire GW Orionis. Pour les explorateurs de l’espace, le voyage sera sans retour et ce sont leurs descendants qui arriveront enfin à proximité de GW Orionis ,un système composé de trois étoiles situé au nord de l’étoile Meissa.
Ils touchent enfin au but programmé par leurs ancêtres ! Devant eux, se déploient les trois énormes disques de gaz et de poussière avec au centre les trois étoiles.
Découvrons ce système stellaire au centre de l’œuvre où figurent les trois étoiles : GW Orionis A, GW Orionis B et GW Orionis C. Ce système hiérarchique à trois étoiles comprend une binaire spectroscopique composée des étoiles A et B à une séparation d’environ 1 unité astronomique ainsi qu’un troisième compagnon stellaire, un peu plus éloigné, à une distance d’environ 8 unités astronomiques. Le système possède un disque protoplanétaire circumtriple dans lequel la poussière observée s’étend jusqu’à
environ 400 unités astronomiques, alors que le gaz va bien au-delà jusqu’à environ 1300 unités astronomiques.
Les observations effectuées grâce au radiotélescope ALMA ont permis d’identifier trois anneaux dans le triple disque à des rayons d’environ 46, 188 et 338 unités astronomiques des trois étoiles centrales. Les masses de la poussière comprise dans les anneaux 1, 2 et 3 ont été estimées respectivement à environ 74,168 et 245 masses/terrestre.
Voici les caractéristiques des 3 étoiles :
GW Orionis A : étoile jaune de type spectral G5V, masse : 2,74 masse/solaire, taille : 2,54 rayon/solaire, température de surface : 5780 K°.
GW Orionis B : étoile jaune de type spectral G8V, masse : 1,65 masse/solaire, taille : 1,65 rayon/solaire, température : 5250 K°, soit 0,91 % de la température du Soleil.
GW Orionis C : étoile orange de type spectral K0V, masse : 0,88 masse /solaire, taille : 0,86 rayon/solaire.
Sur la toile, découvrons les trois anneaux de poussière :
Le premier anneau interne, symbolisé en coloris ocre-marron, s’étend de 46 ua à environ 100 ua des étoiles centrales, sa masse est estimée à environ 74 masses/terrestre.
Le deuxième anneau, noté « outer ring 2 » ou « middle dust ring » (à gauche sur l’œuvre) apparaît en coloris gris à partir de 188 ua des étoiles centrales : il est incliné de 35° par rapport au plan ces étoiles centrales, noté en bas à droite sur fond gris de l’anneau : « 35° inclinaison » et contient une masse de poussière de 168 masses/terrestre, notée en bas à gauche.
Le troisième anneau, noté en bas à gauche « outer ring 3 » possède une masse de poussière de 245 masses/terrestre, notée en bas à gauche et à droite ; il est incliné de 40°, noté à droite « outer dust ring 40°inclination », par rapport au plan orbital des trois étoiles centrales.
Les résultats des observations suggèrent que l’anneau 1 en ocre-marron, incliné de seulement 11° est proche d’un plan coplanaire avec les étoiles A-B-C, alors que les anneaux 2 et 3 sont mal alignés, mais proches d’un état coplanaire l’un avec l’autre. L’ensemble du disque semble se déplacer dans le sens des aiguilles d’une montre, noté à plusieurs reprises sur l’œuvre « clockwise orbit » en bas dans le 2ème anneau gris et bleu sombre, en haut et également à gauche. Les petites flèches jaunes indiquent le sens de déplacement du disque.
Les effets d’une planète géante : une planète géante, représentée au bord du premier disque en coloris marron, se situerait à environ 100 ua des trois étoiles centrales : elle aurait pu étirer ce premier disque central jusqu’à 150 ua.
Sur l’œuvre, la planète massive est représentée de nombreuses fois au cours de sa révolution autour des trois étoiles ; son orbite se situerait entre 75 et 150 unités astronomiques dans le disque interne en coloris ocre-marron. Les petites flèches jaunes symbolisent ses oscillations, soit vers l’intérieur car elle subit l’attraction des trois étoiles, soit vers l’extérieur car elle est influencée par les deux disque inclinés extérieurs. On aperçoit le déplacement de la planète représentée en petite boule ocre qui va étirer le disque interne jusqu’à environ 150 ua.
Les deux anneaux externes : découvrons les sur l’œuvre :
Au delà de 150 ua indiqué à gauche et à droite des trois étoiles centrales du système GW Orionis et indiquant l’étirement du disque interne en coloris ocre-marron, commence l’anneau externe 2 dont la bordure interne se situe à environ 188 ua. Remontons à gauche dans le sens horaire en suivant les petites flèches jaunes. Ce disque externe étant très massif et contenant une grand quantité de poussière, comme nous l’avons déjà vu, j’ai donc imaginé un processus de formation de planètes géantes gazeuses : on les aperçoit, encore enveloppées du gaz à partir duquel elles se sont formées, en train d’effectuer leur révolution autour des trois étoiles centrales, même si elles sont très éloignées de celles-ci, entre 188 et 290 unités astronomiques. On peut donc rêver à une population encore inconnue d’exoplanètes évoluant sur des orbites très inclinées.
En allant vers l’extérieur, nous traversons une lacune en coloris marron séparant les deux anneaux externes et nous rejoignons l’anneau extérieur 3 en coloris bleu et gris : son bord intérieur est situé à 338 ua, noté en bas à gauche et en haut à droite. Nous suivons toujours les petites flèches jaunes indiquant le sens horaire de déplacement du disque, elles accompagnent quelques planètes géantes gazeuses évoluant à l’intérieur de l’anneau 3. Ce 3ème disque extérieur contient une masse de poussière énorme, correspondant à 245 masses-terrestre, et l’on peut donc imaginer la formation de planètes gazeuses massives. La révolution de ces planètes à l’intérieur de l’anneau 3 doit s’étendre sur de très nombreuses
années, plus de 1000 ans, peut-être 2000 ans, peut-être plus ?
Dans les décennies futures, de nouvelles générations d’instruments nous confirmerons la présence de cesplanètes éloignées sur des orbites inclinées ; le système GW Orionis cache encore bien des mystères dans ses trois énormes disques de poussière.
Prochainement texte avec les explications complètes et les références aux publications scientifiques.