Les jeunes étoiles, semblables à notre Soleil, ne naissent pas dans le vide. Autour d'elles tourbillonnent des disques denses de gaz et de poussière — de véritables berceaux cosmiques où naissent les planètes. Mais le gaz, principal matériau de construction des atmosphères des géantes comme Jupiter et Saturne, n'est pas éternel. Il s'échappe progressivement, et la fenêtre d'opportunité se referme rapidement.
De nouvelles observations du télescope spatial James Webb, couvrant 72 jeunes systèmes stellaires, ont permis pour la première fois de voir comment cela se produit à différents stades de la vie des disques protoplanétaires. L'étude, dont les résultats sont publiés dans The Astronomical Journal, a été dirigée par Naman Bajaj de l'Université de l'Arizona. Parmi les co-auteurs figure la scientifique de l'Institut SETI Uma Gorti, qui étudie depuis des décennies les processus de dispersion de ces disques.
Les données de l'instrument MIRI du télescope Webb sont devenues une sorte de pellicule : chaque système est une image dans un film sur les premiers millions d'années de l'évolution planétaire. Dans les disques les plus jeunes, où la matière tombe encore activement sur l'étoile, dominent de puissants jets et de larges vents. Ils sont propulsés par les champs magnétiques qui traversent le disque. L'hydrogène moléculaire — la molécule la plus répandue dans ces régions — et le néon ionisé aident les scientifiques à suivre les flux qui emportent la masse et le moment cinétique.
Avec le temps, le tableau change. Lorsque le flux de matière vers l'étoile s'affaiblit, les jets se calment et les vents deviennent principalement atomiques. Le rayonnement à haute énergie de l'étoile elle-même — ultraviolet et rayons X — pénètre à travers le gaz qui s'amincit, le chauffe et le fait s'envoler. Ce processus, connu sous le nom de photoévaporation, prend de plus en plus d'importance. C'est précisément ce qu'étudiait Gorti depuis longtemps, et maintenant les observations confirment comment la théorie s'accorde avec la réalité sur des dizaines de systèmes.
« La formation des planètes est une course contre la montre, a souligné Bajaj. Les géantes gazeuses comme Jupiter doivent rassembler leurs atmosphères massives pendant que le disque est encore suffisamment dense pour les fournir, avant que les vents et les jets n'emportent ce matériau brut dans l'espace. »
Gorti ajoute : la dispersion du disque définit l'horloge fondamentale. Dès que le gaz disparaît, la possibilité de construire des planètes riches en gaz est pratiquement terminée. Dans 66 des 72 disques, les scientifiques ont observé de vastes émissions d'hydrogène moléculaire et de néon ionisé. Des vents moléculaires coniques ont été détectés dans 46 systèmes, et des jets rapides de néon dans 40. Chaque système avec un jet de néon montrait également des traces de vent d'hydrogène ou d'oxygène.
Ces données poursuivent un travail antérieur du même groupe. En 2024, à l'aide de Webb, on a réussi à photographier comment le gaz s'échappe du disque autour de la jeune étoile T Cha. Maintenant, l'échelle est passée à des dizaines d'objets, et il devient clair qu'aucun mécanisme n'agit seul. Les systèmes passent du stade de puissants jets magnétiques à l'ère des vents atomiques, y compris la photoévaporation.
À venir : des mesures précises de la quantité exacte de gaz emporté et des zones du disque d'où il provient. Cela aidera à comprendre non seulement à quelle vitesse la fenêtre pour les géantes se referme, mais aussi où exactement les différents types de planètes parviennent à se former. En attendant, les observations rappellent que dans l'Univers, tout est lié de manière étonnante. Les flux géants, les champs magnétiques, le rayonnement des jeunes étoiles et les fines traces chimiques travaillent ensemble, créant les conditions dans lesquelles, parfois, des mondes semblables au nôtre parviennent à naître. Nous vivons dans un cosmos où même la naissance des planètes est une course dramatique de millions d'années, et le télescope Webb nous permet pour la première fois de la voir dans toute sa grandeur.
