Rapport quadriennal 2002 - Laboratoire d'Astrophysique de l ...

Rapport d’activité 1999-2001
LAOG
7 Disques protoplanétaires
Composition de la thématique: Anne Dutrey, Vincent Pietu (étudiant).
A. Dutrey est arrivée au laboratoire courant 2001, en fin de détachement à l’IRAM.
Dans un disque protoplanétaire, contrairement aux disques planétaires, le gaz (essentiellement H 2 ) et la
poussière sont d’origine primaire, c’est-à-dire qu’ils sont des résidus du nuage moléculaire qui a formé
l’étoile centrale qui est déjà visible et âgée de quelques millions d’années. Le matériel a cependant un peu
évolué en terme d’abondances pour le gaz (Dutrey et al. 1997) ou de propriétés physiques (poussières) par
rapport à un nuage moléculaire.
Chauffés par l’étoile centrale, les disques protoplanétaires rencontrés autour des étoiles Pré-Séquence-
Principale (PMS) de faibles masses (étoile T Tauri entre 0.5 et 2.0 mais aussi Herbig Ae jusqu’à 2.5-3 ) sont
des disques froids qui rayonnent pour l’essentiel dans le domaine millimétrique et submillimétrique (de
l’ordre de 30 K à r=100 UA, pour une T Tauri, valeur mesurée à partir des observations interferométriques
résolues de la raie de CO J=2-1, voir par exemple l’étude des propriétés physiques du disque de GM Auriga
(CTT), par Dutrey et al. 1998). Seule la région très centrale (10-20 UA), en partie chauffée par accrétion
visqueuse, est chaude. Cette région du disque sera le domaine de prédilection du VLTI (MIDI et AMBER (voir
aussi “EJDJ” en section D-5). Ce dernier point est encore illustré par la figure 1 qui est une vue d’ensemble
d’un disque protoplanétaire associé à une T Tauri de l’ordre du million d’années: elle montre quelles sont les
différentes régions sondées en fonction des différentes méthodes d’observation et des longueurs d’ondes,
illustrant la nécessité des différentes approches si on veut comprendre les processus physiques menant à la
formation planétaire.
Avec des rayons externes de l’ordre de R ext ∼200-1000 UA, il est bon de rappeler que nombre de ces disques
sont grands et que, 80 % de la masse environ se trouvant à l’extérieur des 50 UA centrales, c’est le domaine
millimétrique qui trace le réservoir de masse de ces disques, susceptibles de former des systèmes planétaires.
Ainsi, l’étude des disques protoplanétaires apparaît à l’interface de la formation stellaire proprement dite
(voir “EJDJ”) et de la phase ultérieure correspondant aux disques de débris (voir “DP2G” en section 8)
alors que l’étoile est très proche de la Séquence Principale.
7.1 Bilan
Compte-tenu de l’arrivée récente de A. Dutrey au laboratoire, ce bilan sur les années 1998 à 2001 prend en
compte son séjour à l’IRAM.
Aujourd’hui, l’interférométrie millimétrique permet les premières analyses quantitatives et caractérisations
des propriétés physiques et chimiques de la région externe (r > 50 UA) des disques protoplanétaires.
Une part significative des travaux présentés ici ont été obtenus tandis que Anne Dutrey était encore détachée
à l’IRAM Grenoble (réintégration du LAOG en janvier 2001) et travaillait alors en partie avec Gilles Duvert
et François Ménard (cf. “ EJDJ”). Ils sont cependant présentés ici pour des raisons de cohérence globale des
travaux des chercheurs concernés.
Ses collaborateurs principaux sont Stéphane Guilloteau (IRAM), Frédéric Gueth (IRAM), Michael Simon
(SUNY, USA), Emmanuel Dartois (IAS) et plus récemment Hervé Beust et Claudine Kahane (LAOG).
Ces résultats ont été présentés par A. Dutrey lors de diverses revues ou conférences invitées dans des
symposiums IAU (1999: IAU 197; 2000: IAU 200) et/ou colloques internationaux (parmi lesquels:
Washington 1999 “Science with ALMA”, Tenerife 2000 “ Disks, Planetesimals, and Planets”).
• 1997/1998: Imagerie (millimétrique, NIR: Duvert et al. 1998 et Close et al. 1998) du second disque
circumbinaire keplerien autour de la binaire UY Auriga. Ce disque dont l’existence était fortement
soupçonnée dès 1994 n’a pu être mis en évidence qu’avec l’arrivée des récepteurs bi-fréquences à Bure
(sensibilité et résolution accrues). Dans le même temps, en collaboration avec le groupe de F. Roddier
(Université de Hawaii, USA), l’anneau a été imagé en lumière diffusée en proche infrarouge (infrarouge)
avec le CFHT muni du système d’optique adaptative de l’université de Hawaii.
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