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PDS 70

PDS 70, aussi connue comme V1032 Cen, est une jeune étoile naine, variable de type T Tauri, située dans la constellation du Centaure, à 370 années-lumière du Système solaire.

PDS 70
Description de cette image, également commentée ci-après
Image du disque protoplanétaire et de PDS 70b et c autour de PDS 70. Image capturée par le réseau de radiotélescopes ALMA.
Données d'observation
(époque J2000.0)
Ascension droite 14h 08m 10,1545s[1]
Déclinaison −41° 23′ 52,577″[1]
Constellation Centaure

Localisation dans la constellation : Centaure

(Voir situation dans la constellation : Centaure)
Caractéristiques
Type spectral K7IVe[2]
Variabilité T Tauri
Astrométrie
Vitesse radiale +3,13 ± 1,40 km/s[1]
Mouvement propre μα = −29,661 ± 0,066 mas/a[1]
μδ = −23,823 ± 0,064 mas/a[1]
Distance 113,431 4 Â± 0,521 1 pc (∼370 a.l.)[1]
Caractéristiques physiques
Masse 0,76 ± 0,02 M☉
Rayon 1,26 ± 0,15 R☉
Luminosité 0,35 ± 0,09 L☉
Température 3 972 ± 36 K
Âge 5,4 ± 1,0 Ã— 106 a
Système planétaire
Planètes 2

Autres désignations

V1032 Cen, GSC 07811-01917 , IRAS 14050 -4109, CD-40 8434, 2MASS J14081015-4123525[3]

Âgée de seulement 5,4 millions d'années, PDS 70 est une étoile très jeune, encore entourée de son disque circumstellaire. Son observation par l'instrument SPHERE permet d'assister à la formation d'une planète géante gazeuse — appelée PDS 70 b — de plusieurs fois la masse de Jupiter et éloignée de 22 fois la distance Terre-Soleil. C'est une occasion précieuse d'observer une planète naissante. Son atmosphère, d'une température de 1 000 °C, est recouverte de nuages[4] - [5] - [6].

Découverte et désignation
Courbe de luminosité de PDS 70 (alias V1032 Centauri), tracée à partir des données récoltées par le satellite TESS.

Le "PDS" dans le nom de cette étoile signifie Pico dos Dias Survey, une enquête qui a recherché des étoiles de la pré-séquence principale sur la base des couleurs infrarouges de l'étoile mesurées par le satellite IRAS[7]. PDS 70 a été identifiée comme une étoile variable de type T Tauri en 1992, à partir de ces couleurs infrarouges. La luminosité de PDS 70 varie quasi-périodiquement avec une amplitude de quelques centièmes de magnitude en lumière visible. Les mesures de la période de l'étoile dans la littérature astronomique sont incohérentes, allant de 3,007 jours à 5,1 ou 5,6 jours[8] - [9].

L'étoile

PDS 70 est une étoile naine orange d'un diamètre estimé être 26 % plus grand que celui du Soleil, mais avec une masse de 76 % et une luminosité de 35 % de celles du Soleil. Sa température de surface est de 3 972 kelvins.

PDS 70 est membre du groupe Haut-Centaure Loup de l'association Scorpion-Centaure, qui est l'association d'étoiles massives de types O et B la plus proche du Système solaire[2].

Le disque protoplanétaire
Image capturée par ALMA d'un disque circumplanétaire résolu autour de l'exoplanète PDS 70c.

Le disque protoplanétaire autour de PDS 70 a été détecté pour la première fois en 1992[10] et imagé avec un coronographe sur le VLT en bande K en 2006 [11].

https://www.circumstellardisks.org/imgs/PDS70_riaud06.gif

Le disque a un rayon d'environ 140 UA. En 2012, un grand espace (~65 UA) a été découvert dans le disque, ce que l'on pensait être causé par la formation d'une planète / protoplanète. Plus tard, il a été observé que l'espace avait plusieurs régions : les gros grains de poussière étaient absents jusqu'à 80 UA, tandis que les petits grains de poussière n'étaient absents que jusqu'aux ~65 UA précédemment observés. Il y a une asymétrie dans la forme générale de l'écart ; ces facteurs indiquent qu'il existe probablement plusieurs planètes affectant la forme de l'espace et la répartition de la poussière[12].

Système planétaire
Planète Masse Demi-grand axe (UA) Période orbitale

(jour)

 Excentricité orbitale (UA) Inclinaison Rayon
b 7,0 Â± 0,5 MJ 22,7+2,0
−0,5		 45108+3580
−1790		 0.17 ± 0.06 131.0+2.9
−2.6		 1,75 Â± 0,75 RJ
c 4,4 Â± 1,1 MJ 30,2+2,0
−2,4		 69945+5771
−11500		 0.037+0.041
−0.025		 130.5+2.5
−2,4		 -

Dans les résultats publiés en 2018, une planète dans le disque, nommée PDS 70 b, a été imagée avec l'imageur de planète SPHERE installer sur le Very Large Telescope[13] - [14]. Avec une masse estimée à quelques fois celle de Jupiter, la planète aurait une température d'environ 1000 °C et une atmosphère composée de nuages ; son orbite a un rayon approximatif de 3,22 milliards de kilomètres (21,5 UA), prenant environ 120 ans pour une révolution. Les modélisations prédisent que la planète a acquis son propre disque d'accrétion[15] - [16]. Le disque d'accrétion a été confirmé par observation en 2019[17], et le taux d'accrétion a été mesuré à au moins 5 x 10-7 masses jovienne par an[18].

Image du système planétaire et du disque circumstellaire de PDS 70, pris avec le coronographe SPHERE installer sur le VLT.

Une étude de 2021 avec des méthodes et des données plus récentes a suggéré un taux d'accrétion inférieur de (1,4 Â± 0,2) Ã— 10−8 MJ/an[19]. Il n'est pas clair comment concilier ces résultats entre eux et avec les modèles d'accrétion planétaire existants ; les recherches futures sur les mécanismes d'accrétion et la production d'émissions Hα devraient apporter des éclaircissements[20]. Le rayon du disque d'accrétion (optiquement épais) est de 3,0 ± 0,2 RJ, nettement plus grand que la planète elle-même. Sa température bolométrique est de 1 193 Â± 20 K.

Le spectre d'émission de la planète PDS 70 b est gris et sans relief, et aucune espèce moléculaire n'a été détectée d'ici 2021[21]. Une deuxième planète, nommée PDS 70 c, a été découverte en 2019 à l'aide du spectrographe à champ intégral MUSE du VLT. La planète orbite autour de son étoile hôte à une distance de 5,31 milliards de kilomètres (~35,5 UA), plus loin que PDS 70 b. PDS 70 c est dans une résonance orbitale proche de 1: 2 avec le PDS 70 b, ce qui signifie que le PDS 70 c effectue près d'un tour une fois à chaque fois que le PDS 70 b en effectue près de deux[22].

Disque circumplanétaire

En juillet 2019, des astronomes utilisant l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA) ont signalé la toute première détection d'un disque circumplanétaire en formation de lune. Le disque a été détecté autour de PDS 70 c, avec un disque potentiel observé autour de PDS 70 b[23] - [24]. Le disque a été confirmé par des chercheurs dirigés par Caltech en utilisant les télescopes de l'observatoire W. M. Keck, situé sur le Mauna Kea, dont les recherches ont été publiées en mai 2020[25].

Références
  1. (en) A. G. A. Brown et al. (Gaia collaboration), « Gaia Data Release 2 : Summary of the contents and survey properties », Astronomy & Astrophysics, vol. 616,‎ , article no A1 (DOI 10.1051/0004-6361/201833051, Bibcode 2018A&A...616A...1G, arXiv 1804.09365). Notice Gaia DR2 pour cette source sur VizieR.
  2. (en) Mark J. Pecaut E. et Eric Mamajek, « The star formation history and accretion-disc fraction among the K-type members of the Scorpius-Centaurus OB association », Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 461, no 1,‎ , p. 794-815 (DOI 10.1093/mnras/stw1300, Bibcode 2016MNRAS.461..794P, arXiv 1605.08789, lire en ligne)
  3. (en) V* V1032 Cen -- T Tau-type Star sur la base de données Simbad du Centre de données astronomiques de Strasbourg.
  4. SPHERE découvre sa première protoplanète
  5. Miriam Keppler et al., Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70, Astronomy & Astrophysics, 2018-07-13
  6. André Müller et al., Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk0, Astronomy & Astrophysics, 2018-07-10
  7. Marília J. Sartori, Jane Gregorio-Hetem, Claudia V. Rodrigues et Annibal Hetem, « ANALYSIS OF THE PICO DOS DIAS SURVEY HERBIG Ae/Be CANDIDATES », The Astronomical Journal, vol. 139, no 1,‎ , p. 27–38 (ISSN 0004-6256 et 1538-3881, DOI 10.1088/0004-6256/139/1/27, lire en ligne, consulté le )
  8. M. Kiraga, « ASAS Photometry of ROSAT Sources. I. Periodic Variable Stars Coincident with Bright Sources from the ROSAT All Sky Survey », Acta Astronomica, vol. 62,‎ , p. 67–95 (ISSN 0001-5237, lire en ligne, consulté le )
  9. C. C. Batalha, G. R. Quast, C. A. O. Torres et P. C. R. Pereira, « Photometric variability of southern T Tauri stars », Astronomy and Astrophysics Supplement Series, vol. 128,‎ , p. 561–571 (ISSN 0365-0138, DOI 10.1051/aas:1998163, lire en ligne, consulté le )
  10. J. Gregorio-Hetem, J. R. D. Lepine, G. R. Quast et C. A. O. Torres, « A Search for T Tauri Stars Based on the IRAS Point Source Catalog. I. », The Astronomical Journal, vol. 103,‎ , p. 549 (ISSN 0004-6256, DOI 10.1086/116082, lire en ligne, consulté le )
  11. P. Riaud, D. Mawet, O. Absil, A. Boccaletti, P. Baudoz, E. Herwats, and J. Surdej, « Coronagraphic imaging of three weak-line T Tauri stars: evidence of planetary formation around PDS 70 » (Étude), Laboratoire d'astrophysique de Grenoble,‎ (DOI 10.1051/0004-6361:20065232, lire en ligne)
  12. J. Hashimoto, T. Tsukagoshi, J. M. Brown et R. Dong, « The Structure of Pre-transitional Protoplanetary Disks. II. Azimuthal Asymmetries, Different Radial Distributions of Large and Small Dust Grains in PDS~70 », The Astrophysical Journal, vol. 799, no 1,‎ , p. 43 (ISSN 1538-4357, DOI 10.1088/0004-637X/799/1/43, lire en ligne, consulté le )
  13. M. Keppler, M. Benisty, A. Müller et Th Henning, « Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70 », Astronomy & Astrophysics, vol. 617,‎ , A44 (ISSN 0004-6361 et 1432-0746, DOI 10.1051/0004-6361/201832957, lire en ligne, consulté le )
  14. A. Müller, M. Keppler, Th Henning et M. Samland, « Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk », Astronomy & Astrophysics, vol. 617,‎ , p. L2 (ISSN 0004-6361 et 1432-0746, DOI 10.1051/0004-6361/201833584, lire en ligne, consulté le )
  15. (en) « First confirmed image of newborn planet caught with ESO's VLT », sur EurekAlert! (consulté le )
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  18. Jun Hashimoto, Yuhiko Aoyama, Mihoko Konishi et Taichi Uyama, « Accretion Properties of PDS 70b with MUSE », The Astronomical Journal, vol. 159, no 5,‎ , p. 222 (ISSN 0004-6256 et 1538-3881, DOI 10.3847/1538-3881/ab811e, lire en ligne, consulté le )
  19. Yifan Zhou, Brendan P. Bowler, Kevin R. Wagner et Glenn Schneider, « Hubble Space Telescope UV and H$\alpha$ Measurements of the Accretion Excess Emission from the Young Giant Planet PDS 70 b », The Astronomical Journal, vol. 161, no 5,‎ , p. 244 (ISSN 0004-6256 et 1538-3881, DOI 10.3847/1538-3881/abeb7a, lire en ligne, consulté le )
  20. (en-US) Chris Gebhardt et Haygen Warren, « With Hubble, astronomers use UV light for first time to measure a still-forming planet’s growth rate », sur NASASpaceFlight.com, (consulté le )
  21. G. Cugno, P. Patapis, T. Stolker et S. P. Quanz, « Molecular mapping of the PDS70 system: No molecular absorption signatures from the forming planet PDS70 b », Astronomy & Astrophysics, vol. 653,‎ , A12 (ISSN 0004-6361 et 1432-0746, DOI 10.1051/0004-6361/202140632, lire en ligne, consulté le )
  22. (en) « NEWS RELEASES », sur HubbleSite.org (consulté le )
  23. Andrea Isella, Myriam Benisty, Richard Teague et Jaehan Bae, « Submillimeter emission associated with candidate protoplanets », The Astrophysical Journal, vol. 879, no 2,‎ , p. L25 (ISSN 2041-8213, DOI 10.3847/2041-8213/ab2a12, lire en ligne, consulté le )
  24. (en-US) « ‘Moon-forming’ Circumplanetary Disk Discovered in Distant Star System », sur National Radio Astronomy Observatory (consulté le )
  25. (en-US) « ‘Moon-forming’ Circumplanetary Disk Discovered in Distant Star System - National Radio Astronomy Observatory », National Radio Astronomy Observatory,‎ (lire en ligne, consulté le )

Voir aussi

Bibliographie
  • [Christiaens et al. 2019] (en) Valentin Christiaens et al., « Evidence for a circumplanetary disc around protoplanet PDS 70 b », The Astrophysical Journal Letters,‎ (arXiv 1905.06370, lire en ligne, consulté le )
    Les coauteurs de l'article sont, outre Valentin Christiaens, Faustine Cantalloube, Simon Casassus, Daniel J. Price, Olivier Absil, Christophe Pinte, Julien Girard et Matias Montesinos.
  • [Hashimoto et al. 2015] (en) J. Hashimoto et al., « The structure of pre-transitional protoplanetary disks : II. Azimuthal asymmetries, different radial distributions of large and small dust grains in PDS 70 », The Astrophysical Journal, vol. 799, no 1,‎ , art. 43, 12 p. (DOI 10.1088/0004-637X/799/1/43, Bibcode 2015ApJ...799...43H, arXiv 1411.2587, résumé, lire en ligne [PDF], consulté le )
    Les coauteurs de l'article sont, outre J. Hashimoto : T. Tsukagoshi, J. M. Brown, R. Dong, Mr. Takayuki Muto, Dr. Zhaohuan Zhu, Dr. John P. Wisniewski, N. Ohashi, T. kudo, N. Kusakabe, L. Abe, E. Akiyama, Wolfgang Brandner, T. Brandt, J. Carson, Dr. Thayne Currie, S. Egner, M. Feldt, C. A. Grady, O. Guyon, Y. Hayano, M. Hayashi, S. Hayashi, Thomas Henning, K. Hodapp, M. Ishii, Dr. Masanori Iye, M. Janson, R. Kandori, G. Knapp, M. Kuzuhara, J. Kwon, T. Matsuo, M. W. McElwain, S. Mayama, K. Mede, S. Miyama, J.-I. Morino, A. Moro-Martin, T. Nishimura, T.-S. Pyo, Dr. Gene Serabyn, T. Suenaga, H. Suto, R. Suzuki, Y. Takahashi, M. Takami, N. Takato, H. Terada, Dr. Christian Thalmann, D. Tomono, E. L. Turner, M. Watanabe, T. Yamada, H. Takami, T. Usuda et M. Tamura.
  • [Keppler et al. 2018] (en) M. Keppler et al., « Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70 », Astronomy and Astrophysics, vol. 617,‎ , art. A44, 21 p. (DOI 10.1051/0004-6361/201832957, Bibcode 2018A&A...617A..44K, arXiv 1806.11568, résumé, lire en ligne [PDF], consulté le )
    Les coauteurs de l'article sont, outre M. Keppler : M. Benisty, A. Müller, Th. Henning, R. van Boekel, F. Cantalloube, C. Ginski, R. G. van Holstein, A.-L. Maire, A. Pohl, M. Samland, H. Avenhaus, J.-L. Baudino, A. Boccaletti, J. de Boer, M. Bonnefoy, G. Chauvin, S. Desidera, M. Langlois, C. Lazzoni, G. Marleau, C. Mordasini, N. Pawellek, T. Stolker, A. Vigan, A. Zurlo, T. Birnstiel, W. Brandner, M. Feldt, M. Flock, J. Girard, R. Gratton, J. Hagelberg, A. Isella, M. Janson, A. Juhasz, J. Kemmer, Q. Kral, A.-M. Lagrange, R. Launhardt, A. Matter, F. Ménard, J. Milli, P. Mollière, J. Olofsson, L. Perez, P. Pinilla, C. Pinte, S. P. Quanz, T. Schmidt, S. Udry, Z. Wahhaj, J. P. Williams, E. Buenzli, M. Cudel, C. Dominik, R. Galicher, M. Kasper, J. Lannier, D. Mesa, D. Mouillet, S. Peretti, C. Perrot, G. Salter, E. Sissa, F. Wildi, L. Abe, J. Antichi, J.-C. Augereau, A. Baruffolo, P. Baudoz, A. Bazzon, J.-L. Beuzit, P. Blanchard, S. S. Brems, T. Buey, V. De Caprio, M. Carbillet, M. Carle, E. Cascone, A. Cheetham, R. Claudi, A. Costille, A. Delboulbé, K. Dohlen, D. Fantinel, P. Feautrier, T. Fusco, E. Giro, D. Gisler, L. Gluck, C. Gry, N. Hubin, E. Hugot, M. Jaquet, D. Le Mignant, M. Llored, F. Madec, Y. Magnard, P. Martinez, D. Maurel, M. Meyer, O. Moeller-Nilsson, T. Moulin, L. Mugnier, A. Origne, A. Pavlov, D. Perret, C. Petit, J. Pragt, P. Puget, P. Rabou, J. Ramos, F. Rigal, S. Rochat, R. Roelfsema, G. Rousset, A. Roux, B. Salasnich, J.-F. Sauvage, A. Sevin, C. Soenke, E. Stadler, M. Suarez, M. Turatto et L. Weber.
  • [Müller et al. 2018] (en) A. Müller et al., « Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk », Astronomy and Astrophysics, vol. 617,‎ , art. L2, 11 p. (DOI 10.1051/0004-6361/201833584, Bibcode 2018A&A...617L...2M, arXiv 1806.11567, résumé, lire en ligne [PDF], consulté le )
    Les coauteurs de l'article sont, outre A. Müller : M. Keppler, Th. Henning, M. Samland, G. Chauvin, H. Beust, A.-L. Maire, K. Molaverdikhani, R. vanBoekel, M. Benisty, A. Boccaletti, M. Bonnefoy, F. Cantalloube, B. Charnay, J.-L. Baudino, M. Gennaro, Z. C. Long, A. Cheetham, S. Desidera, M. Feldt, T. Fusco, J. Girard, R. Gratton, J. Hagelberg, M. Janson, A.-M. Lagrange, M. Langlois, C. Lazzoni, R. Ligi, F. Menard, D. Mesa, M. Meyer, P. Molliere, C. Mordasini, T. Moulin, A. Pavlov, N. Pawellek, S. P. Quanz, J. Ramos, D. Rouan, E. Sissa, E. Stadler, A. Vigan, Z. Wahhaj, L. Weber et A. Zurlo.
  • [Riaud et al. 2018] (en) P. Riaud et al., « Coronagraphic imaging of three weak-line T Tauri stars : evidence of planetary formation around PDS 70 », Astronomy and Astrophysics, vol. 458, no 1,‎ , p. 317-325 (DOI 10.1051/0004-6361:20065232, Bibcode 2006A&A...458..317R, résumé, lire en ligne [PDF], consulté le )
    Les coauteurs de l'article sont, outre P. Riaud : D. Mawet, O. Absil, A. Boccaletti, P. Baudoz, E. Herwats et J. Surdej.

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