Des astronomes assistent à la naissance d’un système solaire

Pour la première fois, des astronomes ont observé la naissance d’un système planétaire : en combinant la puissance d’ALMA et du télescope spatial James Webb, une équipe internationale a repéré les toutes premières gouttes solides — des grains de silicates chauds — qui commencent à apparaître dans le disque protoplanétaire entourant la jeune étoile HOPS‑315, à environ 1 300 années‑lumière, dans la constellation d’Orion. Ces observations inédites marquent le tout début de la formation planétaire — une étape analogue à celle vécue par notre propre système solaire il y a 4,6 milliards d’années — et ouvrent une fenêtre exceptionnelle sur les origines des planètes. Voici le communiqué de presse scientifique publié par l’Observatoire Européen Austral (ESO):

Des chercheurs internationaux ont, pour la première fois, déterminé avec précision le moment où les planètes ont commencé à se former autour d’une étoile autre que le Soleil. En utilisant le télescope ALMA, dont l’Observatoire Européen Austral (ESO) est partenaire, et le télescope spatial James Webb, ils ont observé la création des premières taches de matière formant des planètes – des minéraux chauds commençant tout juste à se solidifier. C’est la première fois qu’un système planétaire est identifié à un stade aussi précoce de sa formation et cela ouvre une fenêtre sur le passé de notre propre système solaire.

« Pour la première fois, nous avons identifié le moment le plus précoce où la formation d’une planète débute autour d’une étoile autre que notre Soleil », déclare Melissa McClure, professeure à l’université de Leiden aux Pays-Bas et auteure principale de la nouvelle étude, publiée aujourd’hui dans la revue Nature. Merel van ‘t Hoff, coautrice de l’étude et professeure à l’université de Purdue (États-Unis), compare ces résultats à « une photo du système solaire naissant » tout en précisant, « Nous observons un système qui ressemble à notre système solaire lorsqu’il commençait à se former ».

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Ce système planétaire nouveau-né émerge autour de HOPS-315, une jeune étoile (Proto) qui se trouve à quelque 1300 années-lumière de nous et qui est un analogue du Soleil naissant. Autour de ces étoiles naissantes, les astronomes observent souvent des disques de gaz et de poussières appelés « disques protoplanétaires », qui sont le lieu de naissance de nouvelles planètes. Si les astronomes ont déjà observé de jeunes disques contenant des planètes naissantes, massives et semblables à Jupiter, M. McClure précise que « nous avons toujours su que les premières parties solides des planètes, ou “planétésimaux”, devaient se former plus loin dans le temps, à des stades plus précoces ».

Dans notre Système solaire, les tout premiers matériaux solides à se condenser près de l’actuelle position de la Terre autour du Soleil se retrouvent piégés dans d’anciennes météorites. Les astronomes utilisent ces roches primordiales pour dater le début de la formation du Système solaire. Ces météorites sont riches en minéraux cristallins contenant du monoxyde de silicium (SiO), qui peuvent se condenser à des températures extrêmement élevées, caractéristiques des jeunes disques planétaires. Avec le temps, ces solides nouvellement formés s’agrègent, jetant les bases de la formation planétaire en gagnant progressivement en taille et en masse. Les premiers planétésimaux, de la taille d’un kilomètre, qui ont ensuite donné naissance à des planètes comme la Terre ou au noyau de Jupiter, se sont formés peu après la condensation de ces minéraux cristallins.

Avec leur nouvelle découverte, les astronomes ont trouvé des preuves que ces minéraux chauds commencent à se condenser dans le disque autour de HOPS-315. Leurs résultats montrent que le SiO est présent autour de la jeune étoile à l’état gazeux, ainsi qu’à l’intérieur de ces minéraux cristallins, ce qui suggère qu’il ne fait que commencer à se solidifier. « Ce processus n’a jamais été observé auparavant dans un disque protoplanétaire, ni nulle part ailleurs en dehors de notre système solaire », explique Edwin Bergin, professeur à l’université du Michigan (États-Unis) et coauteur de l’étude.

Ces minéraux ont été identifiés pour la première fois à l’aide du télescope James Webb, un projet commun des agences spatiales américaine, européenne et canadienne. Pour savoir d’où venaient exactement les signaux, l’équipe a observé le système avec ALMA, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, exploité par l’ESO en collaboration avec des partenaires internationaux au Chili. Grâce à ces données, l’équipe a déterminé que les signaux chimiques provenaient d’une petite région du disque autour de l’étoile, équivalente à l’orbite de la ceinture d’astéroïdes autour du Soleil.

 « Nous observons vraiment ces minéraux au même endroit dans ce système extrasolaire que dans les astéroïdes du système solaire », explique Logan Francis, chercheur postdoctoral à l’université de Leiden et coauteur de l’étude.

Pour cette raison, le disque de HOPS-315 constitue un excellent analogue pour étudier notre propre histoire cosmique. Comme l’explique Merel van ‘t Hoff, « ce système est l’un des meilleurs que nous connaissions pour explorer certains des processus qui se sont produits dans notre Système solaire ». Il offre également aux astronomes une nouvelle occasion d’étudier les premières étapes de la formation planétaire, en servant de substitut aux systèmes solaires en cours de formation à travers la galaxie.

Elizabeth Humphreys, astronome à l’ESO et responsable du programme européen ALMA, qui n’a pas participé à l’étude, déclare : « J’ai été très impressionnée par cette étude, qui révèle un stade très précoce de la formation des planètes. Elle suggère que HOPS-315 peut être utilisé pour comprendre comment notre propre système solaire s’est formé. Ce résultat met en évidence la puissance combinée du JWST et d’ALMA pour l’exploration des disques protoplanétaires ».

Source

L’intégralité du communiqué de presse publié par l’ESO le 16/07/2025 est ici