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Exceptionnelle image d'un anneau de poussière autour d'une étoile

ActualitéClassé sous :Astronomie , Fomalhaut , HD 216956

Dans le cadre de d'un vaste programme de recherche d'indices de l'existence de planètes 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 informatiques confirment son existence en raison de perturbations qui affectent l'étoile.

L'anneau de poussière de l'étoile Fomalhaut observé par Hubble. Le centre de l'anneau est décentré par rapport a l'étoile, ce qui indique la présence d'un centre de gravitation autre que l'étoile, vraisemblablement une planète ou un système planétaire.

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 couleurs de l'anneau sont également prévues pour déterminer ses propriétés physiques 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 matière qui ne sont pas agglomérés 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 gaz. 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 bêta-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 coronographe 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 résolution élevées. Dans le cas de Fomalhaut, les images d'Hubble ont une résolution d'environ 0.5 UA, soit 75 millions de km.

Fomalhaut se situe près du Soleil, 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 Lune 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 comètes ont apporté de grandes quantités d'eau et toutes les atmosphères des planètes ont fortement été modifiées par cet épisode. Notez qu'il n'existe aucun fossile 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 Pluton). 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 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 mouvement 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).