Le disque de poussière repéré autour de la paire d'étoiles âgées IRAS 08544-4431 par l'Observatoire de Paranal de l'ESO, au Chili. Dans l'encart, l'étoile centrale brillante a été ôtée. L'arrière-plan montre l'environnement de cette étoile dans la constellation des Voiles. © ESO, Digitized Sky Survey 2. Remerciements à Davide De Martin

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Une seconde génération de planètes autour d'une très vieille étoile ?

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L'interféromètre du Très Grand Télescope de l'observatoire de Paranal de l'ESO au Chili a acquis l'image la plus détaillée à ce jour d'un disque de poussière autour d'une étoile âgée. De quoi le comparer à ceux qui entourent les étoiles jeunes. Et leur ressemblance est étonnante. Surprenante également la possibilité qu'une seconde génération de planètes se forme à partir d'un tel disque dont l'apparition coïncide avec la fin de vie d'une étoile.

À la fin de leur existence, de nombreuses étoiles s'entourent de disques stables de gaz et de poussière. Cette matière, issue de l'étoile elle-même, a été expulsée par les vents stellaires lors de la phase géante rouge. Ces disques ressemblent à ceux qui entourent les jeunes étoiles, et à partir desquels se forment les planètes. Toutefois, les astronomes n'étaient pas encore parvenus à comparer ces deux types de disques, qui se constituent pour l'un au tout début et pour l'autre à la toute fin du cycle stellaire.

De nombreuses jeunes étoiles se situent à suffisamment grande proximité de la Terre pour que leurs disques puissent faire l'objet d'études approfondies. Tel n'est pas le cas en revanche des étoiles âgées dotées de disques, trop éloignées pour pouvoir être imagées. La situation a toutefois récemment évolué. Une équipe d'astronomes menée par Michel Hillen et Hans Van Winckel de l'Institut d'Astronomie de Leuven en Belgique, a utilisé l'énorme potentiel de l'interféromètre du Très Grand Télescope (VLTI) de l'observatoire de Paranal de l'ESO au Chili, équipé de l'instrument Pionier et du détecteur Rapid auréolé d'une récente mise à jour. Un système binaire âgé constitua la cible de leurs observations :IRAS 08544-4431 (voir la note 1), situé à quelque 4.000 années-lumière de la Terre dans la constellation australe des Voiles. Ce système est composé d'une géante rouge dont une partie du contenu matériel s'est condensé en un disque de poussière, et d'une étoile normale, moins évoluée, située à proximité.

Cette vidéo emmène le spectateur au cœur d'une magnifique région située dans la partie méridionale de la Voie Lactée, au sein de la constellation des Voiles. Nous croisons divers objets intéressants – des zones de formation d'étoiles, les filaments bleutés d'un reste de supernova – puis nous approchons de l'étoile de faible brillance cataloguée IRAS 08544-4431. Cet objet d'un âge avancé est entouré d'un disque de poussière que l'utilisation de l'interféromètre du Très Grand Télescope de l'observatoire de Paranal de l'ESO au Chili a pour la toute première fois permis d'observer, dans le détail. © ESO, Digitized Sky Survey 2, N. Risinger (skysurvey.org). Remerciements à Davide De Martin. Musique : Johan B. Monell (www.johanmonell.com)

Une étoile double avec deux disques de poussière

L'un des membres de l'équipe, Jacques Kluska, de l'université d'Exeter au Royaume-Uni, explique la technique utilisée : « En combinant la lumière issue de plusieurs télescopes formant l'interféromètre du Très Grand Télescope, nous sommes parvenus à obtenir un cliché d'une incroyable netteté - voisine de celle qu'obtiendrait un télescope de 150 mètres de diamètre. La résolution atteinte est si élevée qu'elle nous permettrait de déterminer la taille ainsi que la forme d'une pièce d'un euro située à deux mille kilomètres de distance ».

L'incroyable netteté des images (voir la note 2) acquises par l'interféromètre du Grand Télescope et l'adoption d'une nouvelle technique d'imagerie capable de supprimer les étoiles centrales de l'image afin de révéler leur environnement, ont permis à l'équipe de scruter, pour la toute première fois, l'ensemble des blocs constitutifs de IRAS 08544-4431.

L'anneau fin constitue l'objet le plus important de l'image. Pour la première fois, le bord intérieur de l'anneau de poussière a pu être observé. Il matérialise parfaitement la lisière du disque de poussière : plus près des étoiles, il s'évaporerait sous l'effet des intenses rayonnements stellaires.

« Nous avons par ailleurs été surpris de découvrir l'existence d'une lueur plus faible, vraisemblablement issue d'un petit disque d'accrétion situé autour de l'étoile compagnon. Nous savions que le système était double, mais ne nous attendions pas à être en mesure d'en voir la seconde composante. L'utilisation du nouveau détecteur Pionier nous a permis d'effectuer un bond technologique et d'observer les régions internes de ce système distant » ajoute Michel Hillen, principal auteur de cette étude.

L'équipe a découvert que les disques qui entourent les étoiles âgées sont en réalité tout à fait semblables aux disques situés autour des étoiles jeunes, à partir desquels se forment les planètes. La possibilité qu'une seconde génération de planètes se constitue autour de ces étoiles âgées est envisagée. Elle reste toutefois à confirmer.

« Nos observations d'une part, le travail de modélisation d'autre part, ouvrent une nouvelle fenêtre d'étude de la physique de ces disques ainsi que de l'évolution stellaire au sein des système doubles. Les interactions complexes entre les binaires proches et leurs environnement poussiéreux peuvent, pour la toute première fois, faire l'objet d'un suivi spatiotemporel », conclut Hans Van Winckel.

Un article sur la découverte est disponible sur arXiv.

Notes

[1] L'appellation de cet objet indique qu'il constitue une source de rayonnement infrarouge qui fut détectée et cataloguée par le satellite IRAS dans les années 1980.

[2] La résolution du VLTI équipé des quatre Télescopes Auxiliaires avoisinait la milliseconde d'arc (1/1000ème d'1/3600ème de degré).

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