Un océan de vapeur d'eau observé autour d'une étoile

Le télescope radio-astronomique ALMA a fourni les premières images détaillées de molécules d’eau dans le disque où peuvent naître des planètes de la très jeune étoile HL Tauri.

«Je n’avais jamais imaginé que nous pourrions obtenir une image d’océan de vapeur d’eau dans la région même où une planète est susceptible de se former», a commenté Stefano Facchini, astronome à l’Université de Milan, et premier auteur de l’étude parue dans «Nature Astronomy».

Située dans la constellation du Taureau et très proche de la Terre à «seulement» 450 années lumière, HL Tauri, deux fois plus massive que le Soleil, est depuis longtemps dans le collimateur des télescopes terrestres et spatiaux. Car sa proximité et sa jeunesse, un million d’années au plus, offrent une vue imprenable sur son disque protoplanétaire, l’amas de gaz et de poussière ceinturant une étoile qui permet aux planètes de se former.

Selon les modèles théoriques, ce processus de formation serait particulièrement fécond à un endroit bien précis du disque: la ligne des glaces. Là où l’eau, qui est sous forme de vapeur à proximité de l’étoile, passe à l’état solide en se refroidissant. Les grains de poussière coaguleraient les uns avec les autres d’autant plus facilement grâce à la glace les recouvrant.

Dès 2014, ALMA avait réalisé des images sans égal du disque protoplanétaire, montrant une alternance d’anneaux lumineux et de sillons sombres. Ces derniers trahiraient la présence d’embryons de planètes en formation par accumulation de poussières. D’autres instruments avaient détecté de l’eau autour de HL Tauri, rappelle l’étude, mais avec une résolution trop faible pour délimiter précisément la ligne des glaces. Depuis son emplacement en altitude, à plus de 5000 mètres, dans le désert chilien de l’Atacama, le radiotélescope de l’Observatoire européen austral (ESO) est le premier à cerner cette frontière.

«À ce jour, ALMA est la seule installation capable de résoudre spatialement la présence d’eau dans un disque froid de formation de planètes», a revendiqué le professeur Wouter Vlemmings, de l’université suédoise Chalmers, co-auteur de l’étude et cité avec le professeur Facchini dans un communiqué de l’ESO.

Le radiotélescope a détecté l’équivalent d’au moins trois fois la quantité d’eau contenue dans tous les océans terrestres. Le tout dans une zone assez proche de l’étoile, avec un rayon équivalent à 17 fois la distance séparant la Terre du Soleil. Peut-être plus significatif encore: les images d’ALMA «révèlent une quantité importante de vapeur d’eau à différentes distances de l’étoile, y compris un espace où une planète pourrait potentiellement se former à l’heure actuelle», selon le Pr Facchini.

La matière première pour la formation d’une telle planète ne semble pas manquer, les calculs d’un autre observatoire estimant la masse de poussière disponible à l’équivalent de treize fois la masse de la Terre. L’étude montrerait ainsi «comment la présence d’eau peut influencer le développement d’un système planétaire, comme ce fut le cas il y a 4,5 milliards d’années dans notre propre système solaire», selon Stefano Facchini. Pour autant, la compréhension du mécanisme de formation des planètes du système solaire reste incomplète.