Les astronomes théorisent que lorsque notre Soleil était encore jeune, il était entouré d'un disque de poussière et de gaz à partir duquel les planètes se sont finalement formées. Il est en outre théorisé que la majorité des étoiles de notre Univers sont initialement entourées de cette manière par un "disque protoplanétaire", et que dans environ 30% des cas, ces disques continueront à devenir une planète ou un système de planètes.
D'ordinaire, on pense que ces disques tournent autour de la bande équatoriale (aka. L'écliptique) d'une étoile ou d'un système d'étoiles. Cependant, de nouvelles recherches menées par un groupe international de scientifiques ont découvert le premier exemple d'un système d'étoiles binaires où l'orientation a été inversée et le disque tourne maintenant autour des étoiles autour de leurs pôles (perpendiculaire à l'écliptique).
Pour les besoins de leur étude, qui a été récemment publiée dans la revue scientifique La nature, l'équipe s'est appuyée sur le réseau Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array (ALMA) pour obtenir des images haute résolution de HD 98800, un système d'étoiles quadruple situé à environ 146,4 années-lumière de la Terre. Dans ce système, ils ont repéré une paire binaire interne (HD 98800BaBb) de deux étoiles semblables au soleil entourées d'un disque de la taille d'une ceinture d'astéroïdes.
Cette découverte confirme quelque chose qui n'était auparavant qu'une théorie pour les astronomes, à savoir que certains disques de débris pourraient avoir une configuration polaire. Comme le Dr Grant M. Kennedy, chercheur universitaire à la Royal Society de l'Université de Warwick et auteur principal de l'étude, l'a déclaré dans un communiqué de presse de Warwick:
«Des disques riches en gaz et en poussière sont visibles autour de presque toutes les jeunes étoiles, et nous savons qu'au moins un tiers de celles en orbite autour d'étoiles simples forment des planètes. Certaines de ces planètes finissent par être mal alignées avec la rotation de l'étoile, donc nous nous demandons si une chose similaire pourrait être possible pour les planètes circumbinaires. Une bizarrerie de la dynamique signifie qu'un soi-disant désalignement polaire devrait être possible, mais jusqu'à présent, nous n'avions aucune preuve de disques mal alignés dans lesquels ces planètes pourraient se former. »
Bien qu'ils soient difficiles à observer à l'aide de l'optique conventionnelle, les disques de débris sont relativement faciles à étudier dans les longueurs d'onde radio et infrarouge lointain (c'est-à-dire millimètre et submillitre), en raison de tout le rayonnement qu'ils absorbent de leurs étoiles mères. Le Dr Kennedy et ses collègues chercheurs se sont appuyés sur la capacité reconnue d'ALMA d'étudier des objets dans ces longueurs d'onde pour déterminer l'orientation du disque circumbinaire protoplanétaire du HD 98800BaBb.
L'orbite du binaire était déjà connue grâce à des recherches antérieures qui ont déterminé comment les étoiles orbitent les unes par rapport aux autres. En combinant cela avec les données obtenues par ALMA, le Dr Kennedy et son équipe ont pu établir que l'orientation du disque de débris était cohérente avec une orbite parfaitement polaire. Cela signifiait que tandis que les deux étoiles tournent autour d'un plan, le disque orbite sur un plan perpendiculaire à elles.
Selon le Dr Kennedy, l'aspect le plus excitant de cette découverte est qu'elle démontre que les planètes peuvent se former dans des conditions radicalement différentes de celles que nous connaissons. Comme il l'a dit:
«Peut-être la chose la plus excitante de cette découverte est que le disque montre certaines des mêmes signatures que nous attribuons à la croissance de la poussière dans les disques autour d'étoiles simples. Nous supposons que cela signifie que la formation des planètes peut au moins commencer dans ces disques circumbinaires polaires. Si le reste du processus de formation de la planète peut se produire, il pourrait y avoir toute une population de planètes circumbinaires mal alignées que nous devons encore découvrir, et des choses comme des variations saisonnières étranges à considérer.
"Bizarre" est certainement une description précise! Imaginez, si vous voulez, des planètes où un anneau brillant apparaît la nuit, s'étend du bas de l'horizon et s'étend tout en haut. Le cycle diurne serait également très différent, puisque les deux étoiles se déplacent à travers le ciel à la fois verticalement et horizontalement au cours d'une année. Et à certaines périodes de l'année, une seule étoile serait apparente alors qu'elles tournaient l'une autour de l'autre.
La configuration polaire signifierait également des variations saisonnières inhabituelles, où différentes latitudes recevraient plus ou moins d’éclairage tout au long de la période orbitale de la planète. Combinées à la propre rotation de la planète, les températures et les conditions de lumière du jour varieraient considérablement autour de l'équateur. Selon la période orbitale, les régions polaires peuvent connaître des étés et des hivers pendant des années.
Cette dernière découverte indique qu'en plus d'avoir des compositions et des environnements exotiques, les planètes extra-solaires peuvent également connaître des orbites exotiques. Daniel Price, professeur agrégé et ARC Future Fellow au Monash Center for Astrophysics (MoCA) et co-auteur de l'article, a expliqué:
«Nous pensions que d'autres systèmes solaires se formeraient comme les nôtres, les planètes orbitant toutes dans la même direction autour d'un seul soleil. Mais avec les nouvelles images, nous voyons un disque tourbillonnant de gaz et de poussière en orbite autour de deux étoiles. Il était assez surprenant de constater également que ce disque orbite à angle droit par rapport à l'orbite des deux étoiles. Incroyablement, deux autres étoiles ont été vues en orbite autour de ce disque. Donc, si des planètes naissaient ici, il y aurait quatre soleils dans le ciel! »
En plus d'être une première scientifique qui valide les prédictions faites par les astronomes, cette dernière découverte pourrait également nous en apprendre beaucoup sur la façon dont les planètes peuvent se former dans d'autres systèmes solaires. Étant donné que les cycles orbitaux et diurnes sont un facteur majeur en ce qui concerne la vie sur Terre, peut-être que ces systèmes et d'autres comme lui pourraient également nous apprendre une chose ou deux sur la façon dont la vie peut émerger sur d'autres planètes.
