Une vue d’artiste d’un équivalent de la ceinture de Kuiper, riche en exocomète, autour d’une jeune étoile similaire au Soleil mais âgée de seulement 23 millions d’années. © Amanda Smith, University of Cambridge

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Alma découvre des comètes autour d'un jeune soleil

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À quoi pouvait ressembler l'enfance du Système solaire ? Le radiotélescope Alma nous aide à répondre à cette question en découvrant autour d'une étoile ressemblant au Soleil, les traces laissées par des collisions de comètes.

Ce n'est pas la première fois que l'Atacama Large Millimeter/submillimiter Array, en français « grand réseau d'antennes millimétrique/submillimétrique de l'Atacama » ou Alma, découvre d'importantes quantités de monoxyde de carbone (CO) sous forme gazeuse dans un disque de débris autour d'une étoile jeune. Déjà en 2014, les astronomes de l'Eso avaient annoncé avoir fait cette découverte avec ce radiotélescope géant composé de 66 antennes d'un diamètre compris entre 7 et 12 mètres qui peuvent être écartées de 16 km à 150 mètres pour faire de la synthèse d'ouverture en interférométrie. Observant les ondes millimétriques depuis le désert d'Atacama dans le nord du Chili, il avait tourné son regard vers la célèbre Bêta Pictoris, la deuxième étoile la plus brillante de la constellation du Peintre.

On l'étudie depuis longtemps, car elle est assez proche de la Terre et elle contient une exoplanète qui orbite à environ 1,2 milliard de kilomètres de son étoile. Elle est âgée de 20 millions d'années seulement, ce qui veut dire que son disque protoplanétaire, riche en gaz, n'existe plus et que l'on trouve à la place, un disque de poussières et de débris produits par les collisions de petits corps célestes en train de former des planètes.

Une représentation d’artiste d’une jeune étoile entourée de son disque de débris. Une comète morcelée par une collision y est bien visible. © DP, Wikipédia

La présence de CO, alors que cette molécule est très instable autour d'une étoile dont le rayonnement va la détruire en une centaine d'années environ, impliquait qu'il était continuellement généré par des collisions. Mais pas n'importe lesquelles, car certaines devaient faire intervenir un nombre non négligeable de corps glacés, en particulier des comètes, en collision toutes les cinq minutes.

Une jeune cousine de la ceinture de Kuiper

Bêta Pictoris est 1,75 fois plus massive et 8,7 plus lumineuse que notre Soleil. C'est une étoile de type A6V, c'est-à-dire une étoile blanche de la séquence principale de type spectral A et de classe de luminosité V. Un groupe de chercheur vient de publier dans Mnras, les résultats d'une étude portant sur une autre étoile dans la constellation du Peintre nommée HD 181327 dans le fameux catalogue Henry Draper (HD) qui regroupe les données sur plus de 225.000 étoiles dont les magnitudes apparentes vont jusqu'à 9 environ.

Une vue d’artiste du disque de débris contenant des molécules de CO vu par Alma autour de l’étoile HD 181327. © Amanda Smith, University of Cambridge

Établi au début du XXe siècle par l'astronome Annie Jump Cannon et ses collègues du Harvard College Observatory, il couvre presque toute la voûte céleste. Il tire son nom d'un pionnier de l'astrophotographie, qui fut le premier à obtenir un spectre stellaire, en l'occurence celui de Véga, en 1872. À sa mort, sa veuve avait financé la réalisation de ce catalogue, par la suite largement utilisé par les astronomes. Voilà pourquoi plusieurs étoiles de la Voie lactée étudiées pour leurs exoplanètes sont référencées par les lettres HD.

HD 181327 est située à 169 années-lumière du Soleil mais c'est une étoile de type F6V dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, avec une masse supérieure à celle du Soleil de seulement 30 %. Elle ressemble donc plus à notre étoile que Bêta Pictoris. Or, comme elle est âgée de 23 millions d'années, son disque de débris doit plus ressembler à celui qui entourait le Soleil à l'aube de l'histoire du Système solaire. Allait-on y voir également des collisions d'exocomètes en grand nombre avec Alma ?

La réponse est oui, et les chercheurs ont mis en évidence indirectement l'équivalent de la ceinture de Kuiper avec des corps dont la composition au niveau des molécules de monoxyde et de dioxyde de carbone est similaire à celle déterminée dans le Système solaire.

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