AU Microscopii : ondulations du disque autour d’une petite étoile

Institut d’Astrophysique de Paris : Nouvelles découvertes dans le jeune système planétaire AU Microscopii : découvrons quelques extraits :

L’étude de planètes autour de différents types d’étoiles nous permet d’établir des relations possibles entre les propriétés des étoiles et celles des planètes qu’elles abritent… Certaines orbitent des étoiles jeunes comme AU Microscopii. L’étude de cette dernière permet aux chercheurs d’explorer les propriétés de systèmes planétaires qui se sont formés récemment, et par conséquent de mieux comprendre les processus physiques conduisant à leur évolution.
Dans ce contexte, le système planétaire AU Microscopii présente un intérêt particulier. Il gravite autour d’une étoile dont la masse est égale à la moitié de celle du Soleil, âgée de seulement 22 millions d’années et entourée d’un disque de gaz et de poussière… La jeunesse de cette étoile se caractérise par sa vitesse de rotation élevée et sa forte activité magnétiques (éruptions, champ magnétique intense, taches stellaires similaires aux taches solaires, mais beaucoup plus nombreuses).
En observant cette étoile en 2018, le satellite TESS de la NASA a mis en évidence une planète environ quatre fois plus grande que la Terre, tournant autour de cette étoile et passant devant elle tous les 8,5 jours.
Dans le cadre d’une collaboration internationale, une équipe de l’Institut d’Astrophysique de Paris dirigée par le chercheur postdoctoral Eder Martioli, a entrepris en 2019 des observations de cette planète à l’aide du spectropolarimètre SPIROU, un instrument dédié aux programmes scientifiques depuis 2019 au CFHT. Les observations ont permis de mesurer le magnétisme de l’étoile et de déduire l’obliquité du système. L’obliquité est l’angle formé entre le plan de l’orbite de la planète autour de l’étoile et le plan perpendiculaire à l’axe de rotation de l’étoile (plan « équatorial »). Les mesures ont révélé une obliquité nulle : la planète orbite dans le plan équatorial de son étoile, et dans le même sens que la rotation de l’étoile sur elle-même. Cela concorde avec les modèles selon lesquels les planètes se forment dans un disque également perpendiculaire à l’axe de rotation de l’étoile…
Une deuxième étude du système AU Mic a été menée par la même équipe de l’Institut d’Astrophysique de Paris. Elle s’appuie sur les observations de TESS, en utilisant les données de 2018 complétées par les nouvelles observations réalisées en 2020. L’analyse approfondie de ces données a confirmé la rotation rapide de l’étoile sur elle même (en un peu moins de cinq jours) ainsi que plusieurs éruptions par jour à sa surface, semblables aux éruptions solaires que l’on observe parfois à la surface de notre étoile, mais bien plus intenses… De nouvelles mesures ont permis la détection d’une seconde planète un peu plus éloignée et un peu plus petite que la première : elle orbite son étoile en 18,9 jours… elle se situe à environ 0,11 unités astronomiques de son étoile.

Merci aux chercheurs de l’Institut d’Astrophysique de Paris pour leur publication qui m’a permis de construire cette œuvre, partons maintenant dans le système AU Microscopii :

AU Microscopii, l’étoile : elle apparaît au centre de l’œuvre, c’est une jeune étoile âgée de seulement 22 millions d’années, une naine rouge de type spectral M1Ve, sa masse est de 0,60 Masse/Solaire, sa température de surface est de 3 665 K°, sa luminosité est de 0,9 % de celle du Soleil. Elle présente une activité éruptive des ondes radio aux rayons X, symbolisée en arabesques jaunes et rouges s’échappant de l’étoile.

AU Mic b : découvrons cette planète en une petite boule sombre symbolisée à droite et à gauche, tout près de l’étoile : c’est une planète de type Neptune, d’une masse de 8,99 Masses/Terrestres située à 0,07 unités astronomiques de l’étoile, avec une période orbitale (notée « po ») de 8,5 jours. Elle a été découverte en 2020 par la méthode des transits.

AU Mic c : la seconde planète est également symbolisée à droite et à gauche de l’étoile, au cours de sa révolution. Sa masse correspond à 9,6 Masses/Terrestres, elle est située à 0,11 unités astronomiques de l’étoile et sa période orbitale (notée « po » à gauche) est de 18,9 jours.

Observatoire de Paris : d’après un communiqué de presse de l’ESO :

En analysant des images acquises par le VLT de l’ESO ainsi que par le Télescope Spatial Hubble, les astronomes ont découvert l’existence de structures inconnues jusqu’alors. Semblables à des ondes animées d’un mouvement rapide, ces structures figurent dans le disque de l’étoile AU Microscopii.

Anthony Boccaletti : « Nos observations ont révélé quelque chose d’inattendu » rapporte Anthony Boccaletti de l’Observatoire de Paris, premier auteur de l’article. « Les images acquises par SPHERE laissent apparaître un ensemble de structures inexpliquées au sein du disque. Ces structures arborent une forme arquée ou ondulée ».
Après avoir consulté d’anciennes images du disque acquises en 2010 et 2011, l’équipe a alors constaté que ces structures, qui figuraient sur les images d’Hubble, avaient changé au fil du temps. En fait, ces ondulations se déplacent – et à une vitesse très élevée !

Christian Thalmann (ETH Zurich, Suisse) : «Nous avons ainsi pu constater que les arches s’éloignaient de l’étoile à des vitesses pouvant atteindre les 40 000 km/h !…
« Un élément inconnu, et véritablement inhabituel, doit être à l’origine de l’accélération de ces ondulations et de leur vitesse si élevée ».

Glenn Schneider de l’Observatoire Steward, Etats Unis, co-auteur de l’étude : « Il est possible que l’étrange structure présente un lien avec les flambées de l’étoile. AU Mic est une étoile très active avec d’importants et brusques sursauts d’énergie… L’un de ces sursauts a pu déclencher quelque chose sur l’une des planètes… une violente expulsion de matière qui se propagerait à présent au travers du disque, propulsée par l’intensité de l’éruption ».
Après avoir consulté ces différentes publications, j’ai symbolisé ces ondes de matière en coloris ocre s’échappant vers l’extérieur du disque ; certaines partent également des planètes et s’enfuient vers l’espace.

Il nous reste à l’avenir encore beaucoup de mystères à étudier autour de cette petite étoile !

Après cette première découverte de AU Microscopii, nous nous dirigeons maintenant à travers les constellations voisines de celle du Microscope, nous allons nous approcher d’elles et profiter des mille couleurs de quelques étoiles et objets du ciel profond.