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Les astronomes détectent la trace d'une collision entre deux planètes

ActualitéClassé sous :Astronomie , BD+20 307 , IRA

A trois cents années-lumière du Soleil, autour de BD+20 307un système planétaire ancien vient probablement d'être le siège d'une collision cataclysmique entre deux planètes rocheuses, ressemblant donc à la Terre.

Vue d’artiste (Lynette R. Cook) de la collision entre deux planètes à proximité d’une étoile double. Crédit UCLA

Lorsqu'un anneau de débris avait été découvert autour de l'étoile BD+20 307, les chercheurs avaient conclu qu'il s'agissait d'un astre jeune, de cent millions d'années tout au plus, entouré de gaz et de planètes en formation. Mais de nouvelles découvertes infirment cette hypothèse. Les astronomes sont à présent certains que l'étoile est en fait un système double, âgé de plusieurs centaines de millions, voire plusieurs milliards d'années et comprenant un cortège planétaire présentant de remarquables similitudes avec notre Système solaire. Comment en est-on arrivé là ?

BD+20 307 est une étoile de la constellation du Bélier, distante de 300 années-lumière et légèrement plus massive que notre Soleil. Le disque de poussière qui l'entoure a été observé pour la première fois en 1983 au moyen du satellite IRA (Infrared Astronomical Satellite), et la quantité de matière qu'il renfermait avait alors surpris les astronomes. Il s'agit toujours, actuellement, du plus grand objet de ce type connu. Aussitôt, il avait été considéré comme un environnement favorable à la formation de planètes, à l'instar de bien d'autres, confirmant au passage le jeune âge apparent de l'étoile.

Mais cette belle théorie a basculé lorsque, début 2008, Benjamin Zuckerman, professeur en physique et astronomie à l'Université de Californie (Los Angeles) et ses collègues ont corrélé les données infrarouge et diverses observations de BD+20 307. Ces astronomes concluaient qu'ils se trouvaient en réalité devant une étoile binaire beaucoup plus âgée. Du coup, la présence d'un tel anneau de débris ne s'expliquait plus. Selon les études les plus récentes, ceux-ci tournaient autour de l'étoile à une distance similaire à celle séparant la Terre du Soleil. Or dans un vieux système, cette matière devrait avoir été balayée par des planètes, ou à défaut, avoir été chassée vers l'extérieur par la pression de radiation provenant de l'étoile.

Une origine très récente

Les astronomes s'accordent cependant sur un point : toute cette poussière est récente, l'étude de la dynamique du système lui attribuant un âge qui ne devrait pas dépasser un millénaire. Une étincelle face à l'âge de l'Univers... Du coup, une nouvelle hypothèse semble s'imposer : l'anneau de poussières et de débris aurait été créé brusquement, à la suite d'un évènement cataclysmique. Et compte tenu de la nature de la matière composant cette matière, la meilleure explication est une collision entre deux planètes rocheuses de type terrestre.

De fait, de nouvelles études effectuées sous la conduite de l'astronome Inseok Song au moyen de l'instrument Gemini du Keck Observatory fournissent une forte corrélation entre les émissions infrarouge constatées et celles prévues pour des particules de taille et de température prévues par la collision entre deux, ou plusieurs planètes rocheuses à proximité de leur étoile.

Les astronomes attribuant à BD+20 307 un âge minimum de 300 millions d'années (et peut-être de plusieurs milliards d'années, selon Zuckerman), toutes les grandes planètes qui pourraient exister autour d'elle doivent déjà s'être formées, et une collision semble dès lors la seule explication valable pour expliquer cette observation.

Une énigme en chasse une autre

Cette nouvelle hypothèse soulève cependant d'autres questions intéressantes. Par exemple, comment dans un système planétaire complètement formé et stabilisé, où chaque planète suit une trajectoire en résonance avec les autres, deux d'entre elles peuvent-elles se heurter ? Et un tel évènement pourrait-il se produire dans notre propre Système solaire ?

En fait il s'est déjà produit, affirme Gregory Henry, un astronome de l'Université d'Etat du Tennessee. On pense aujourd'hui que la Lune est apparue suite à une collision entre la Terre primitive et une planète de la taille de Mars. D'autres chercheurs suggèrent aussi que les planètes migrent progressivement depuis leur emplacement d'origine, et qu'il existe une petite probabilité pour que dans un avenir lointain, au moins un milliard d'années, Mercure ou Vénus rencontrent la Terre dans une collision apocalyptique...

Cette étude, conduite avec l'appui de la National Science Foundation de la Nasa et de l'Université d'Etat du Tennessee, sera publiée dans l'édition de décembre d'Astrophysical Journal, dont une pré-publication est disponible ici (pdf).

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