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

Chapitre B
Thèmes: Bilan et prospective
présence de gaz dans la zone instable par effet de marée permet d’estimer le taux de transfert de masse
de l’anneau circumbinaire aux disques internes (Dutrey et al. 2002 en préparation).
• 2000: Recherche de disques externes autour de WTTs (à r > 50 UA), l’idée est de vérifier que le
réservoir de matière (donné par les observations millimétriques) autour des WTTs disparaît bien en
même temps que l’excès infrarouge et les traceurs optiques de l’accrétion. Pas de détection, sauf pour
LkCa15, mal classée dans les WTTs, autour duquel nous détectons un disque de CO et de poussières
similaire à ceux rencontrés autour de CTTs. Ceci conforte bien l’idée de la disparition “simultanée” du
disque interne (infrarouge, optique) et externe (millimétrique) (Duvert et al. 2000).
• 2000: Mesures des masses stellaires à partir de la détermination de la masse dynamique de CO sur un
échantillon d’environ 10 T Tauri. Comparaison aux tracés des modèles d’évolution stellaire PMS (Simon
et al. 2000). La figure 2 présente les cartes 12 CO J=2-1 de quelques uns des disques observés.
• 2000-2001: Première analyse du gradient vertical de température dans le disque externe de DM Tau.
Extension de la méthode présentée dans Guilloteau et Dutrey 1998 à une analyse multi-isotopes, multitransitions
de CO ( 12 CO, 13 CO et O 18 C). L’idée est d’utiliser les transitions associées aux isotopes rares
de CO pour sonder non pas la surface du disque (comme le permet la transition de 2 CO J=2-1 ou J=1-0)
mais les régions plus internes dont le plan du disque et remonter ainsi au gradient de température
vertical. Cette méthode, mise au point sur DM Tau, montre l’existence d’un plateau de température au
niveau du plan du disque (de l’ordre de 10–15 K) alors que la surface CO est plus chaude (30 K environ
à 2-3 échelles de hauteur). A noter que la valeur de la température et son gradient conditionne toute la
chimie du disque et l’existence des différentes espèces rencontrées en phase gazeuse. Outre la
confirmation des prédictions théoriques, ce travail est donc aussi un travail préparatoire à la
compréhension de la chimie des disques (Dartois et al. 2002, soumis).
2001: Analyse des propriétés du disque de BP Tau. Ce disque, bien que associé à une CTT typique, est en
train de dissiper son gaz et sa poussière primaires. Contrairement à tous les disques protoplanétaires où
l’émission 12 CO J=2-1 apparaît très optiquement épaisse, la transition J=2-1 de l’isotope principal de CO
(observée avec l’interféromètre de Bure) est ici optiquement mince (Dutrey et al. 2002, soumis). Ce disque,
unique aujourd’hui, appartient à une classe d’objets difficiles à observer pour des raisons de sensibilité. De
tels objets seront facilement observables avec ALMA qui permettra de comprendre comment on passe des
disques protoplanétaires, formés de gaz et de poussières résidus du nuage moléculaire qui a formé l’étoile
centrale aux disques planétaires tels que celui de Beta Pic. Cette phase apparaît comme l’une des clefs pour
comprendre la formation des systèmes planétaires.
7.2 Prospective
Concernant le domaine millimétrique, les buts sont de caractériser les propriétés physico-chimiques des
disques externes (à r ≈ 50 UA). Pour des raisons de sensibilité, les données millimétriques actuelles ne sont
pas sensibles aux 50-100 UA centrales: l’étude de ces régions sera le domaine de ALMA. La limitation en
sensibilité des interféromètre actuels et le type d’information qu’ils permettent d’obtenir sont illustrés par la
figure 3.
7.2.1 Préparer la venue de ALMA
ALMA, premier interféromètre imageur, permettra de cartographier les disques protoplanétaires dans la
région interne où se forment les planètes. Par exemple, avec une résolution de l’ordre de 4 UA à 230 GHz, il
permettra de mettre en évidence les sillons crées dans les disques par des “proto-planètes” orbitant autour de
T Tauri situées à 150 pc.
Sa sensibilité permettra encore de réaliser les premières études statistiquement significatives des propriétés
millimétriques et sub-mmillimétriques des disques protoplanétaires, y compris dans des régions de formation
d’étoiles plus éloignées telle que Orion.
Pour préparer la venue de ALMA sur le sujet de la formation des systèmes planétaires, il faut former des
étudiants à l’interférométrie millimétrique, tant à l’analyse et interprétation des données qu‘à la
compréhension et l’utilisation d’un interféromètre millimétrique. C’est dans cet esprit qu’a démarrée en
septembre 2001 la thèse de Vincent Pietu (co-direction A. Dutrey et C. Kahane).
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