Le télescope spatial James Webb (JWST) détecte de l’eau dans un disque abritant des embryons de planètes
Une équipe de recherche internationale impliquant des scientifiques de l’Université Paris-Saclay, du CNRS et du CEA soutenus par le CNES vient de découvrir de l’eau dans un disque de gaz et de poussière orbitant autour de la jeune étoile PDS 70. Cette étoile a la particularité d’abriter deux planètes gazeuses en cours de formation. Ces résultats, publiés le 24 juillet dans la revue Nature, ont été obtenus grâce à l’instrument MIRI développé par un consortium de laboratoires en Europe et aux États-Unis.
L'eau est essentielle à la vie sur Terre. Le mécanisme privilégié est l'apport d'astéroïdes porteurs d'eau bombardant la surface d'une jeune planète. « Nous avons peut-être trouvé la preuve que l'eau pourrait également être disponible dès la naissance des planètes rocheuses », explique Giulia Perotti, astronome à l'Institut Max Planck for Astronomy (MPIA) à Heidelberg, en Allemagne. Elle est l'auteur principal d'un article de recherche à paraître dans la revue Nature, qui fait état de la détection d'eau dans le disque protoplanétaire de la jeune étoile PDS 70, située à environ 370 années-lumière.
En disséquant la lumière infrarouge, l’instrument MIRI à bord du JWST permet d’identifier les molécules et remonter aux conditions physiques présentes dans les régions de formation des planètes. « Ces observations constituent une avancée décisive pour comprendre les processus physique et chimique qui déterminent les propriétés finales des planètes », indique Benoît Tabone, chercheur CNRS à l’Institut d’Astrophysique Spatial (IAS – Univ. Paris-Saclay / CNRS) et coauteur de l’étude.
Le spectre MIRI du disque de PDS70 a créé la surprise : une signature spectrale sans équivoque de l’eau sous forme gazeuse provenant de la région interne du disque. Il s’agit du premier disque relativement ancien - environ 5,4 millions d'années - dans lequel les astronomes ont trouvé de l'eau. Au fil du temps, la quantité de gaz et de poussière dans les disques protoplanétaires diminue, soit par l’action du rayonnement de l’étoile, soit sous l’effet de planètes géantes en formation qui balayent le gaz et bloquent l’apport de matière dans les régions internes, là où les planètes rocheuses se forment. Et c’est en ce sens que PDS 70 est une cible de choix pour l’équipe MINDS : son disque est sculpté par deux planètes géantes en formation.
Les observations de PDS 70 démontrent que la région de formation des planètes rocheuses reste riche en eau, malgré la formation de planètes géantes analogues à Jupiter ou Saturne. Ainsi, en plus de l'eau apportée par un long processus impliquant des astéroïdes riches en eau, ce nouveau résultat suggère que l’eau serait disponible dès la formation des planètes rocheuses. Les futures observations du programme MINDS détermineront si l’eau est systématiquement présente dans les régions de formation des planètes rocheuses ou si PDS 70 est une exception.
Cette recherche s’inscrit dans le cadre de la collaboration MINDS et implique des chercheurs de l’Institut d’Astrophysique Spatiale (Université Paris-Saclay, CNRS), du CNRS, et du CEA. Les observations ont été obtenues dans le cadre du temps garanti MIRI-JWST. Les premiers résultats nous donnent un premier aperçu du potentiel du télescope spatial JWST pour remonter conditions physiques et chimiques qui règnent lors dans la formation des planètes.
