Le concept de cet artiste représente l’étoile PDS 70 et ses disques protoplanétaires internes. De nouvelles mesures du télescope spatial James Webb de la NASA ont trouvé de la vapeur d’eau à moins de 160 millions de kilomètres de l’étoile – la région où se forment les planètes terrestres rocheuses. Il s’agit de la première détection d’eau dans la région terrestre d’un disque déjà connu pour héberger deux ou plusieurs protoplanètes, dont l’une est représentée en haut à droite. Crédit : NASA, ESA, ASC, Joseph Olmsted (STScI)
La découverte montre que les planètes terrestres ont des réservoirs d’eau.
De l’eau, de l’eau, partout – pas en gouttes, mais en vapeur. Les scientifiques utilisent Nasas Le télescope spatial James Webb Ils ont découvert que les planètes assoiffées du système PDS 70 ont accès à un réservoir. Fait important, la vapeur a été trouvée à moins de 100 millions de kilomètres de l’étoile – la région où des planètes telluriques comme la Terre pourraient se former. (La Terre orbite à 93 millions de kilomètres de notre Soleil.)
PDS 70 est plus froid que notre Soleil et est estimé à 5,4 millions d’années. Il abrite deux planètes géantes gazeuses connues, dont au moins une accumule encore du matériel et se développe. Il s’agit de la première détection d’eau dans la région terrestre d’un disque déjà connu pour héberger deux ou plusieurs protoplanètes.
Un spectre du disque protoplanétaire de PDS 70, obtenu avec le Webbs MIRI (Mid Infrared Instrument), montre plusieurs raies d’émission de la vapeur d’eau. À moins de 100 millions de kilomètres de l’étoile – la région où se forment les planètes terrestres rocheuses – le disque interne du système contient de l’eau, ont déterminé les scientifiques. Crédit : NASA, ESA, ASC, Joseph Olmsted (STScI)
Le télescope spatial Webb détecte de la vapeur d’eau dans la zone rocheuse de formation de planètes
Nous savons tous que l’eau est essentielle à la vie. Cependant, comment l’eau a atteint la Terre et si les mêmes processus pourraient semer des exoplanètes rocheuses en orbite autour d’étoiles lointaines restent des sujets de débat scientifique. Ces discussions pourraient apporter de nouvelles informations sur le système planétaire PDS 70, situé à 370 années-lumière. Ce système stellaire se compose à la fois d’un disque interne et externe de gaz et de poussière séparés par une distance de 5 milliards de miles (ou 8 milliards de kilomètres). Deux planètes géantes gazeuses connues résident dans cet intervalle.
De nouvelles données recueillies par le MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope spatial James Webb de la NASA ont trouvé de la vapeur dans le disque interne du système à moins de 100 millions de miles (160 millions de kilomètres) de l’étoile – une région où des planètes terrestres rocheuses peuvent se former. (La Terre orbite à 93 millions de kilomètres de notre Soleil.) Remarquablement, c’est la première fois que de l’eau est détectée à la surface d’un disque dont il a déjà été confirmé qu’il héberge deux protoplanètes ou plus.
« Nous avons vu de l’eau dans d’autres disques, mais pas si près dans le système où les planètes sont actuellement assemblées. Nous ne pouvions pas faire ce genre de mesure avant Webb », a déclaré l’auteur principal Giulia Perotti de l’Institut Max Planck d’astronomie (MPIA) à Heidelberg, en Allemagne.
« Cette découverte est particulièrement excitante car elle sonde la région où se forment généralement les planètes rocheuses semblables à la Terre », a déclaré le directeur de MPIA, Thomas Henning, co-auteur de l’article. Henning est co-investigateur principal du MIRI (Mid-Infrared Instrument) de Webb.
Un environnement de vapeur pour la formation des planètes
PDS 70 est une étoile de type K, plus froide que notre Soleil, avec un âge estimé à 5,4 millions d’années. Elle est relativement ancienne en termes d’étoiles à disques planétaires, ce qui a rendu surprenante la découverte de la vapeur d’eau.
Au fil du temps, la teneur en gaz et en poussière des disques planétaires diminue. Soit le rayonnement et le vent de l’étoile centrale éjectent ce matériau, soit la poussière se transforme en objets plus gros et finit par former des planètes. Étant donné que les études précédentes n’avaient pas réussi à détecter de l’eau dans les noyaux de disques d’âge similaire, les astronomes soupçonnaient qu’ils ne pouvaient pas supporter un rayonnement stellaire intense, conduisant à un environnement sec pour la formation de planètes rocheuses.
Les astronomes n’ont pas encore détecté de planètes se formant dans le disque interne du PDS 70. Cependant, ils trouvent les matières premières pour construire des mondes rocheux sous forme de silicates. La détection de vapeur d’eau suggère que si des planètes rocheuses s’y formaient, elles auraient eu accès à l’eau très tôt.
« Nous voyons un nombre relativement important de petits grains de poussière. Avec la détection de la vapeur, le disque interne est l’endroit le plus excitant », a déclaré le co-auteur Rens Waters de l’Université Radboud aux Pays-Bas.
Quelle est l’origine de l’eau ?
Cette découverte soulève la question de l’origine de l’eau. L’équipe MINDS a envisagé deux scénarios différents pour expliquer sa découverte.
Une possibilité est que des molécules d’eau se forment sur place lorsque les atomes d’hydrogène et d’oxygène se combinent. Une deuxième possibilité est que les particules de poussière couvertes de glace soient transportées du disque extérieur froid vers le disque intérieur chaud, où la glace d’eau se sublime et se transforme en vapeur d’eau. Un tel système de transit serait surprenant étant donné que la poussière devrait traverser le grand espace creusé par les deux planètes géantes.
Une autre question soulevée par la découverte est de savoir comment l’eau peut survivre si près de l’étoile lorsque la lumière ultraviolette de l’étoile brise les molécules d’eau. Souvent, les matériaux environnants tels que la poussière et d’autres molécules d’eau agissent comme un bouclier protecteur. De ce fait, le disque interne du PDS 70 résistera aux dégâts des eaux détectés.
En fin de compte, l’équipe utilisera les deux instruments de Webb, NIRCam (caméra proche infrarouge) et NIRSpec (spectromètre proche infrarouge), pour étudier le système PDS 70 dans le but d’acquérir une compréhension encore plus grande.
Ces observations ont été prises dans le cadre du projet d’observation du temps garanti 1282. Les résultats sont publiés dans la revue Nature.
Remarque :G. Perotti, V. Chrétiens, Les. Henning, B. Tabone, LPFM Eaux, I. Camp, G. Olofson, SL Grant, D. Gasman, J. Bowmann, M. Samland, R. Franceschi, EF van Dishoek, K. Schwarz, M. Goodell, P.-O. Bagages, DP Ray, P vandenbussche, Abergel A, Absil O, Arabavi AM, Argrio I, Barrado T, Boccaletti A, Garati O Garati A, Geers V, Glaser AM, Justondt K, Lahuis F, Müller M, Nehme C, Szeeta Gudang E, Szelda Gudang E, J. Kanwar, M. Morales-Calderon, N. Pavélec, D. Rodgers-Lee, J. Schreber, L. Colina, TR Grave, G. Astlin et G. Wright, 24 juillet 2023, Nature.
DOI : 10.1038/s41586-023-06317-9
Le télescope spatial James Webb est le premier laboratoire scientifique spatial au monde. Webb résout les mystères de notre système solaire, regarde au-delà des mondes lointains autour d’autres étoiles et explore les structures et les origines mystérieuses de notre univers et notre place dans celui-ci. WEB est un projet international mené par les partenaires de la NASA, l’ESA.Agence spatiale européenne) et l’Agence spatiale canadienne.
