Peser la poussière autour des jeunes étoiles express
Les grains de poussière dans le disque autour d'une jeune étoile s'agglutinent, grossissent et deviendront un jour des planètes. Mais pour savoir combien de matière première pour les planètes se trouve dans chaque disque, il faut mesurer sa masse et sa taille. On ne peut pas peser directement un nuage lointain — il faut se fier au rayonnement de la poussière.
Les astronomes ont entraîné un réseau de neurones sur des milliers de modèles de disques calculés avec un code informatique détaillé. Le réseau a appris à fournir rapidement les paramètres d'un disque à partir de son image et de son spectre. Ensuite, ils l'ont couplé à un algorithme d'optimisation bayésienne qui cherche la meilleure correspondance entre le modèle et les observations. Ils ont ainsi traité des images à la longueur d'onde de 1,3 mm et des spectres de disques protoplanétaires dans le nuage moléculaire d'Ophiuchus.
Il s'est avéré que pour les disques de classe II (plus évolués), on parvient à ajuster un modèle qui correspond à la fois à l'image et au spectre. Pour les objets plus jeunes de classe I et les sources « plates », les spectres sont moins bien ajustés — peut-être que la poussière y est répartie différemment ou qu'il y a un chauffage supplémentaire. La distribution des masses des disques obtenue est plus large et plus étalée que celle donnée par les estimations simples basées sur la luminosité à 1,3 mm : il y a davantage de disques très légers et très lourds.
La raison est que la luminosité de la poussière ne dépend pas seulement de sa masse, mais aussi de la température et de l'épaisseur optique. Ces effets sont fortement liés à la taille et à l'inclinaison du disque, qui sont justement précisées par les images. On a également constaté qu'en passant des jeunes objets de classe I aux sources plates et aux disques de classe II, la hauteur du disque et son « gonflement » vers le bord diminuent nettement. Les disques deviennent plus minces et plus plats.
Les disques de poussière autour des jeunes étoiles sont si denses en leur centre que la lumière de l'étoile ne peut pas les traverser directement — on ne les voit que dans l'infrarouge et le domaine millimétrique, où la poussière émet elle-même de la lumière.
Dans « Interstellar », les héros traversent un trou de ver pour rejoindre des planètes autour d'un trou noir, mais leur voyage commencerait par un disque protoplanétaire — c'est précisément à partir d'un tel disque, comme ceux du nuage d'Ophiuchus, que des planètes ont pu se former.