# The environments forming stellar and planetary systems **Authors:** Michael Kuffmeier, Jaime E. Pineda, Peter Schilke, Jes K. Jørgensen, Korash Assani, Alain Baudry, Maite Beltrán, Eleonora Bianchi, Claudio Codella, Laura Colzi, Audrey Coutens, Timea Csengeri, Maria Drozdovskaya, Vardan Elbakyan, Francesco Fontani, Gary Fuller, Josep Miquel Girart, Katharine Johnston, Pamela Klaassen, Rolf Kuiper **arXiv:** [2610.22462](https://arxiv.org/abs/2610.22462) **Date:** 2026-10-15 **Summary page:** https://www.summarizepaper.com/fr/arxiv-id/2610.22462v1/ ## Key points - L’environnement natal influence la masse, le moment angulaire et la chimie des disques, puis la formation des planètes, des naines brunes et des compagnons stellaires. - Ce livre blanc prospectif pour ALMA2040 synthétise des observations et simulations existantes, sans nouvelles mesures, et propose de suivre la matière du nuage moléculaire aux régions internes du disque. - Les observations actuelles privilégient les régions proches, isolées et de métallicité solaire, peu représentatives des milieux denses et irradiés où naissent la plupart des étoiles. - L’approche proposée combine la mesure des apports de matière, de l’évacuation du moment angulaire et de la réponse des disques, selon la masse stellaire, l’âge et l’environnement. - Premier objectif : quantifier l’alimentation des disques par des filaments et courants, dont les taux restent incertains jusqu’à un facteur dix, et déterminer comment la matière héritée est transformée chimiquement. - Deuxième objectif : établir le bilan du moment angulaire en étudiant les vents de disque à une résolution d’environ une unité astronomique dans plusieurs centaines de sources, afin d’identifier les mécanismes permettant l’accrétion. - L’imagerie aux grandes longueurs d’onde aiderait à mesurer la masse des disques et à distinguer les fragments gravitationnels des structures transitoires et des effets radiatifs. - La comparaison des environnements porterait sur l’irradiation, l’ionisation, la densité, la pression et la métallicité, notamment entre 0,2 et une fois la valeur solaire. - Exigences instrumentales : sensibilité améliorée d’un facteur dix, lignes de base trois fois plus longues, résolution meilleure que 5 millisecondes d’arc, canaux spectraux d’au plus 0,1 km/s et couverture instantanée d’au moins 128 GHz. - Les gains envisagés permettraient de sonder des régions plus éloignées et de réduire d’environ un facteur cent le temps nécessaire pour atteindre un bruit donné. - Ces bénéfices restent conditionnés à des avancées instrumentales majeures ; les diagnostics dépendront encore des modèles chimiques et radiatifs, avec une résolution physique moins fine dans les régions lointaines. ## Summary Cet article examine comment l’environnement natal d’une étoile détermine la masse, le moment angulaire et la composition chimique de son disque, puis influence la formation de planètes, de naines brunes ou de compagnons stellaires. Il préconise une approche intégrée de la formation stellaire et planétaire, qui suit la matière depuis le nuage moléculaire jusqu’aux régions internes du disque. Les observations détaillées portent aujourd’hui principalement sur des régions proches, situées à moins de 200 parsecs, relativement isolées et de métallicité voisine de celle du Soleil. Elles rendent donc mal compte des milieux denses et irradiés où naissent la plupart des étoiles, souvent à plusieurs kiloparsecs. Ce livre blanc prospectif pour ALMA2040 ne présente pas de nouvelles mesures. Les auteurs synthétisent les observations et les simulations existantes afin de définir un programme scientifique et les exigences instrumentales associées. L’approche proposée consiste à mesurer conjointement l’apport de matière, l’évacuation du moment angulaire et la réponse du disque, puis à comparer ces processus selon la masse stellaire, l’âge et l’environnement. Des observations du continuum et de multiples raies moléculaires devront permettre de déterminer, à des résolutions comparables, la température, la densité, la vitesse, les abondances chimiques et le degré d’ionisation. Le premier objectif est de quantifier l’alimentation des disques par des filaments et des courants étroits provenant parfois de régions situées au-delà du cœur natal. Les estimations actuelles des taux d’apport restent incertaines jusqu’à un facteur dix, car elles reposent sur des hypothèses concernant les abondances, l’excitation et les trajectoires tridimensionnelles. Il faudra relier des structures de 1 000 à 5 000 unités astronomiques à leurs zones d’impact, larges de quelques unités astronomiques seulement. Les signatures de chocs, la deutération et les molécules organiques permettront d’évaluer si la matière héritée du nuage est préservée, mélangée ou transformée chimiquement. Le deuxième objectif concerne le bilan du moment angulaire. Les vents de disque ne sont actuellement résolus à des échelles d’environ 10 unités astronomiques que dans moins de dix systèmes proches. Leurs rayons de lancement et leurs flux de matière demeurent donc mal contraints. ALMA2040 viserait une résolution d’environ une unité astronomique et l’étude de plusieurs centaines de sources. La comparaison des flux entrants, du disque et des vents permettrait de déterminer si ces derniers suffisent à expliquer l’accrétion ou si des contraintes magnétiques, des structures spirales ou des compagnons doivent également intervenir. L’imagerie aux grandes longueurs d’onde, moins affectée par l’opacité, aiderait aussi à mesurer la masse des disques et à distinguer les fragments gravitationnels des surdensités transitoires et des effets radiatifs. La comparaison des environnements porterait sur l’irradiation, l’ionisation, la densité, la pression et la métallicité, cette dernière couvrant notamment une plage allant d’environ 0,2 à une fois la valeur solaire. Une résolution meilleure que 5 millisecondes d’arc donnerait accès à des échelles inférieures à une unité astronomique dans les régions proches et de 10 à 25 unités astronomiques à des distances de 2 à 5 kiloparsecs. L’objectif plus ambitieux d’une milliseconde d’arc permettrait d’atteindre environ 8 unités astronomiques au centre galactique et 50 unités astronomiques dans les Nuages de Magellan. Les principales exigences instrumentales comprennent une sensibilité en raies et en continuum améliorée d’un facteur dix par rapport à celle d’ALMA actuel, des lignes de base trois fois plus longues, des canaux spectraux d’au plus 0,1 kilomètre par seconde et une couverture instantanée d’au moins 128 GHz. Le gain de sensibilité permettrait de réduire d’environ un facteur cent le temps nécessaire pour atteindre un niveau de bruit donné. Les auteurs concluent que seule la combinaison d’une haute résolution, d’une grande sensibilité et d’une excellente fidélité d’image permettra de tester le rôle causal de l’environnement. Ces bénéfices restent toutefois des projections, conditionnées par d’importantes avancées instrumentales. Les diagnostics demeureront dépendants des modèles chimiques et radiatifs, tandis que les régions les plus éloignées ne pourront être étudiées qu’à des échelles moins fines.