Le 27 décembre 2024, le télescope spatial James Webb (JWST) a réalisé des avancées significatives dans la compréhension de la formation de planètes massives autour des étoiles anciennes, résolvant un mystère qui persiste depuis deux décennies.
En 2003, le télescope spatial Hubble a identifié la plus ancienne planète connue, un géant gazeux 2,5 fois plus grand que Jupiter, formé dans la Voie lactée il y a environ 13 milliards d'années, peu après la naissance de l'univers.
Cette découverte a soulevé des questions alors que de nombreuses planètes anciennes ont été détectées, remettant en cause la notion selon laquelle les étoiles anciennes se composaient principalement d'éléments légers comme l'hydrogène et l'hélium, avec peu d'éléments lourds nécessaires à la formation des planètes.
Auparavant, les scientifiques pensaient que les disques de poussière et de gaz entourant ces étoiles se dissiperaient en raison des radiations stellaires en quelques millions d'années, laissant insuffisamment de matière pour la formation de planètes. Ils pensaient que les éléments lourds nécessaires aux disques protoplanétaires durables n'étaient produits qu'ultérieurement par des explosions de supernovae.
Cependant, les observations du JWST d'un modèle d'étoile ancienne ont indiqué que les découvertes de Hubble étaient exactes. Une étude récente publiée dans The Astrophysical Journal a révélé que les disques protoplanétaires peuvent perdurer bien plus longtemps que prévu, même autour d'étoiles avec peu de contenu en éléments lourds.
Guido De Marchi, auteur principal de l'étude et astronome au Centre européen de recherche et de technologie spatiales à Noordwijk, aux Pays-Bas, a déclaré : "Nous observons que ces étoiles sont effectivement entourées de disques et sont encore en train d'accumuler du matériel, même à des âges relativement avancés d'environ 20 à 30 millions d'années. Cela implique que des planètes peuvent se former et croître autour de ces étoiles pendant une période prolongée par rapport aux régions de formation d'étoiles dans notre galaxie."
Le JWST a analysé les spectres des étoiles dans l'amas stellaire NGC 346, qui reflète les conditions de l'univers primitif, contenant une abondance d'éléments légers et peu d'éléments lourds. Cet amas est situé dans le Grand Nuage de Magellan, à environ 199 000 années-lumière de la Terre.
La lumière émise et les ondes électromagnétiques de ces étoiles ont révélé la présence de disques protoplanétaires durables. Les scientifiques ont proposé deux explications principales : premièrement, l'absence de radiation provenant des éléments lourds, car les étoiles composées d'éléments légers ne produisent pas de radiation significative par désintégration radioactive, permettant aux disques de persister plus longtemps. Deuxièmement, les étoiles formées à partir de vastes nuages de poussière et de gaz laissent derrière elles d'importants disques, qui mettent plus de temps à se disperser.
Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre la formation des planètes dans l'univers primitif et fournit des aperçus sur l'évolution des systèmes planétaires dans des environnements riches en éléments légers.