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Des astéroïdes riches en eau existaient autour d'une naine blanche

ActualitéClassé sous :Astronomie , planètes extrasolaires , exoplanète

Il y a moins de 200 millions d'années, un corps céleste, peut-être de la taille de Vesta, mais dont la composition chimique rappelle celle de la planète naine Cérès, devait exister autour de la naine blanche GD 61. Ce corps rocheux devait être riche en eau, d'après les observations de ses restes dans l'atmosphère de l'étoile. C'est la première fois que l'on a la preuve de l'existence d'un tel objet autour d'une autre étoile que le Soleil.

Une vue d'artiste d'un corps céleste riche en eau, similaire à Vesta et Cérès, en train de se désintégrer sous l'influence des forces de marée de la naine blanche GD 61. On observe aujourd'hui ses restes dans l'atmosphère de l'étoile. Une telle découverte est encourageante pour l'exobiologie. © M.A. Garlick (space-art.co.uk), Nasa, Esa, University of Warwick, University of Cambridge

Dans environ sept milliards d'années, notre Soleil deviendra une géante rouge, puis il se transformera en naine blanche. À quoi ressemblera alors notre Système solaire ? Mercure et Vénus n'existeront plus, car elles auront été vaporisées par les couches supérieures du Soleil qui se seront dilatées temporairement jusqu'à englober, peut-être, la Terre. Mars et les planètes au-delà seront encore là, mais sous quels aspects ?

Il est possible de s'en faire une idée en tentant de détecter des exoplanètes autour de naines blanches : on en a effectivement trouvées qui ont dû survivre à l'enfer des phases géante rouge d'étoiles. On les a baptisées planètes chthoniennes. Dans le cas de la naine blanche GD 61, située à presque 170 années-lumière du Soleil, nulle exoplanète n'a encore été trouvée. Mais comme l'explique un article publié par un groupe d'astrophysiciens dans Science, on vient d'y faire une découverte étonnante. Elle est le fruit d'observations menées avec les télescopes Hubble, et ceux du W. M. Keck Observatory au somment du Mauna Kea, à Hawaï. Elles concernaient l'analyse spectrographique de la composition chimique de l'atmosphère de la naine blanche.

Une atmosphère stellaire anormale pour une naine blanche

Déjà en 2008, les instruments du satellite Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (Fuse) avaient permis de détecter une abondance anormalement élevée d'oxygène dans l'atmosphère de cette naine blanche. L'astre compact lui-même doit provenir d'une étoile de type A ayant épuisé son carburant nucléaire en seulement 1,5 milliard d'années. Depuis environ 200 millions d'années, c'est un astre qui ne survit que grâce à la pression de dégénérescence relativiste de ses électrons.

La sonde Dawn de la Nasa a obtenu cette image de l'astéroïde Vesta le 24 juillet 2011. Elle a été prise à une distance d'environ 5.200 km. La prochaine étape de l'itinéraire de la sonde sera une rencontre avec la planète naine Cérès. © Nasa, JPL

L'anomalie dans la composition chimique de son atmosphère ne pouvait signifier qu'une chose. La chute de matériaux, sous forme de comètes ou d'astéroïdes par exemple, sur la surface de l'étoile. De fait, en 2011, Spitzer a permis de découvrir un disque de débris autour de GD 61, contaminant effectivement son atmosphère.

Les astrophysiciens ont cherché à en savoir plus sur la composition chimique de cette atmosphère, car des mesures précises d'autres anomalies devaient permettre de déduire la nature des débris capturés par la naine blanche. Ils ont pour cela mobilisé, entre autres, l'instrument Cosmic Origins Spectrograph (COS) de Hubble. Les données obtenues ont ensuite alimenté un modèle informatique de l'atmosphère de la naine blanche. En plus de mieux connaître les abondances de l'oxygène, de l'hydrogène et du carbone, on y a détecté du magnésium, du silicium et du fer, dont divers oxydes peuvent former les minéraux des roches.

Des planétésimaux extrasolaires riches en eau

À la grande surprise des chercheurs, les abondances mesurées confirmaient non seulement que de la matière appartenant à des corps initialement rocheux se retrouvait dans l'atmosphère de GD 61, mais qu'elle devait provenir d'un corps céleste d'au moins 90 km de diamètre, peut-être même de la taille de Vesta, composé à 26 % d'eau (pour mémoire la Terre n'en contient que 0,023 %). Cette composition fait penser à celle estimée de Cérès, dans le Système solaire.

On a des raisons de soupçonner qu'une planète, encore non détectée autour de GD 61, aurait exercé des perturbations gravitationnelles sur ce petit corps il y a moins de 200 millions d'années, le conduisant à s'approcher trop près de la naine blanche. Ses forces de marée l'auraient alors mis en pièces, et la matière résultante serait tombée dans l'atmosphère de l'étoile.

Ce qui est sûr, c'est que ce résultat est particulièrement important pour l'exobiologie. On avait déjà repéré la présence d'eau dans l'atmosphère d'exoplanètes, mais il s'agissait de géantes gazeuses. Ici, nous avons la preuve que de grands planétésimaux rocheux riches en eau, tout comme ceux de notre Système solaire, existent bel et bien autour d'autres étoiles. Ils peuvent donc servir à apporter de l'eau sur une planète similaire à la Terre et rendre l'apparition de la vie possible.

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