Autour de Fomalhaut, il se passe décidément des choses étranges. D’abord une planète observée par le télescope spatial Hubble qui finit par… disparaître. Et maintenant, la première ceinture d’astéroïdes découverte en dehors de notre Système solaire que le télescope spatial James-Webb révèle étonnamment complexe.
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Fomalhaut -- comprenez « la bouche du poissonpoisson » -- est l'étoile la plus brillante d'une petite constellation visible depuis la Terre, le Poisson austral. Une étoile jeune située à seulement 25 années-lumière de notre Planète. Elle est connue des astronomesastronomes -- même amateurs -- parce qu'elle est celle autour de laquelle orbite Fomalhaut b, la première exoplanète à avoir été photographiée. C'était par le télescope spatial Hubble, en 2008, avant que celle-ci n'en vienne tout bonnement... à disparaître !
De nouvelles données renvoyées par le télescope spatial James-Webbtélescope spatial James-Webb (JWST) semblent vouloir confirmer que cette exoplanète n'en était en réalité pas vraiment une. Que l'objet saisi par Hubble tenait plus des restes d'une collision entre planètes formant un nuagenuage de poussière. Un nuage qui, sur les nouvelles images étudiées par les astronomes, « s'estompe et s'agrandit ».
Ce sont justement aussi des disques de débris que les chercheurs ont identifiés autour de Fomalhaut dès les années 1980 qui les poussent à s'intéresser de près à cette étoile. Des ceintures de poussières formées par des collisions, entre des corps de type astéroïdes ou comètes, cette fois. Le télescope spatial Hubble et l'observatoire spatial Herschel, ainsi que l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), avaient déjà pris des images nettes de la ceinture la plus externe. « Ces instruments nous en ont appris beaucoup sur la façon dont ces disques se forment et évoluent », explique Schuyler Wolff, chercheur à l'université de l'Arizona (États-Unis), dans un communiqué de la Nasa.
Mais c'est aujourd'hui le télescope spatial James-Webb qui offre aux chercheurs la chance d'observer la structure des ceintures internes de Fomalhaut. Grâce à sa capacité à « résoudre physiquement la lueur thermique de la poussière dans ces régions-là ». Et ce que le JWST vient de révéler aux astronomes, c'est que les structures poussiéreuses autour de Fomalhaut sont beaucoup plus complexes et dynamiques que les ceintures d'astéroïdesceintures d'astéroïdes et de poussière -- la ceinture de Kuiperceinture de Kuiper -- que l'on trouve dans notre Système solaireSystème solaire.
Un système planétaire autour de Fomalhaut ?
Les chercheurs notent l'existence de trois ceintures imbriquées s'étendant jusqu'à 23 milliards de kilomètres de l'étoile. L'équivalent de 150 fois la distance de notre Terre au Soleil. Avec une ceinture externe qui ressemble pas mal à notre ceinture de Kuiper. Deux fois plus étendue, toutefois. Mais ce qui est réellement nouveau, c'est la description que les astronomes donnent de la ceinture la plus proche de l'étoile et d'une ceinture d'astéroïdes intermédiaire. Cette dernière apparaît inclinée de 23° par rapport au reste de ce qui tourne autour de Fomalhaut.
“Il existe probablement un système planétaire vraiment intéressant autour de Fomalhaut”
« Je pense que ce n'est pas trop m'avancer que de dire qu'il existe probablement un système planétaire vraiment intéressant autour de Fomalhaut », remarque George Rieke, le responsable du Mid-Infrared Instrument (MiriMiri) du télescope spatial James-Webb. Car les astronomes imaginent depuis longtemps que les disques de débris se développent après la formation de planètes lorsque de petits corps comme des astéroïdes entrent en collision et pulvérisent leurs surfaces en d'énormes nuages de poussière, le tout sculpté par les forces gravitationnellesforces gravitationnelles produites par des planètes, comme c'est le cas dans notre Système solaire où JupiterJupiter encercle la ceinture d'astéroïdes et où le bord intérieur de la ceinture de Kuiper est façonné par NeptuneNeptune alors que son bord extérieur pourrait être sculpté par la fameuse et toujours élusive planète X.
Grâce au JWST, les chercheurs ont aussi pu observer une structure qu'ils ont baptisée « le grand nuage de poussière », la preuve potentielle qu'une collision s'est produite dans l'anneau extérieur de Fomalhaut entre deux corps protoplanétaires -- mais il pourrait aussi s'agir d'un objet lointain vu à travers les débris, de nouvelles observations devraient aider à le déterminer. Une autre collision que celle mentionnée pour expliquer l'étrange disparition de Fomalhaut b. Et une autre preuve que le système Fomalhaut est potentiellement complexe et actif.
Exceptionnelle image d'un anneau de poussière autour d'une étoile
Dans le cadre de d'un vaste programme de recherche d'indices de l'existence de planètes extrasolairesplanètes extrasolaires, le Télescope spatial Hubble a réussi une belle prouesse en prenant la photo la plus détaillée jamais obtenue d'un anneau de poussière particulièrement étroit autour de l'étoile Fomalhaut. Cette image laisse à penser qu'une planète actuellement invisible pourrait le déformer et ainsi trahir sa présence. D'autant plus que des simulations informatiquessimulations informatiques confirment son existence en raison de perturbations qui affectent l'étoile.
Article de Rémy DecourtRémy Decourt paru le 16/07/2005
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Les scientifiques confirment qu'ils auraient même pu voir la planète si elle avait été cinq fois plus massive que Jupiter. D'autres observations sont prévues cet été de façon à compléter l'image (l'anneau est trop grand pour rester dans le champ de la caméra, ce qui explique la partie manquante) et des analyses de couleurscouleurs de l'anneau sont également prévues pour déterminer ses propriétés physiquesphysiques et sa composition.
Certains comparent volontiers cet anneau à la ceinture de Kuiper du Système Solaire. Cette ceinture est constituée des résidus de la formation des planètes. Il s'agit de blocs de matièrematière qui ne sont pas agglomérésagglomérés à d'autres planétoïdes.
Le choix de Fomalhaut (HD 216956) n'est pas anodin. Il s'agit d'une des étoiles les plus proches entourées d'un disque de poussière et de gazgaz. Surtout, sa position par rapport à la Terre permet à Hubble d'être bien positionné pour l'observer, ce qui n'est pas le cas par exemple d'étoiles plus connues et également entourées d'un tel disque comme bêtabêta-Pictoris et d'Au Microscopii. Elles se présentent sous la tranche, ce qui rend leur observation très difficile.
Mais l'observation de Fomalhaut n'est pas pour autant facile. L'étoile est très lumineuse et cache donc les détails de la structure de son disque. Hubble a donc utilisé le coronographecoronographe de l'ACS, qui permet de cacher la lumière d'une étoile et de voir les dispositifs qui l'entourent. L'image ainsi obtenue a une sensibilité et une résolutionrésolution élevées. Dans le cas de Fomalhaut, les images d'Hubble ont une résolution d'environ 0.5 UAUA, soit 75 millions de km.
Fomalhaut se situe près du SoleilSoleil, à seulement 25 années-lumière mais elle est deux fois plus massive que notre étoile et peu âgée, seulement 200 millions d'années, un vingtième de l'âge du Soleil. Il s'agit de l'étoile la plus lumineuse de la constellation du Poisson.
Si l'on se réfère au Système Solaire, cette époque correspond au grand bombardement, une période qui a duré plus de 700 millions d'années après la formation du Soleil et où 14 millions d'objets ont percuté la Terre et l'ont enrichie en différents matériaux. Cette période s'avère passionnante car elle marque la transition entre la naissance des planètes et leur état 'final'. La LuneLune a été bombardée par plus de 1 million d'objets qui ont donné naissance aux cratères que l'on voit aujourd'hui. Sur Mars, les comètescomètes ont apporté de grandes quantités d'eau et toutes les atmosphèresatmosphères des planètes ont fortement été modifiées par cet épisode. Notez qu'il n'existe aucun fossilefossile ou indice de cette période sur Terre qui tout au long de son histoire a connu de nombreux bouleversements de surface.
L'image d'Hubble montre clairement un anneau étroit, large de seulement 25 UA, commençant à une distance de 133 UA de son étoile et s'étirant jusqu'à 159 UA. Par comparaison, la Ceinture de Kuiper se situe à 30 UA du Soleil et s'étend jusqu'à 50 UA du Soleil (bien au-delà de l'orbite de PlutonPluton). Mais alors que le disque de l'étoile est analogue à la Ceinture de Kuiper, son diamètre est quatre fois plus grand.
Le bord du nuage est très effilé, ressemblant au fil d'une lame de couteau. Il est fondamentalement découpé en tranches. Il ressemble aux anneaux de Saturneanneaux de Saturne, où nous observons des structures très fines entretenues par de petits satellites berger. L'anneau ne semble pas centré sur l'étoile mais sur une tache de 2,25 milliards de km qui semble tenir le premier rôle. Les lois du mouvementmouvement de Kepler déclarent que des objets décrivant des orbites elliptiques sont toujours excentrés du centre géométrique de l'ellipse. Dans le cas présent, cet excentrage implique une planète parcourant une orbite fortement elliptique qui, aussi, balaye et absorbe la poussière constituant le disque, à l'instar de Neptune et les planètes plus importantes de notre Système Solaire qui ont aspiré les débris formant le disque de poussières primitives qui entourait notre Soleil, laissant un anneau éloigné des débris rocheux (la ceinture de Kuiper).
