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Bêta Pictoris, une jeune étoile bombardée par les comètes

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Observée par le grand réseau d'antennes Alma, la très jeune étoile Bêta Pictoris arbore des traces tangibles d'un intense bombardement cométaire cataclysmique dans une région du disque de poussières qui l'entoure. L'abondance de monoxyde de carbone apparaît en effet comme la signature évidente de collisions de ces corps composés de roches et de glaces. Ce nouveau monde en gestation est ainsi enrichi en eau, voire en molécules « préorganiques » et, par conséquent, en voie d'habitabilité.

Vue d’artiste de comètes en collision dans une région distante de 13 milliards de kilomètres de la jeune étoile Bêta Pictoris. Les chercheurs pensent qu'à la limite du système de Bêta Pictoris, l'influence gravitationnelle d'une hypothétique planète géante (en bas à gauche) capture des comètes dans un essaim dense (à droite) où de fréquentes collisions se produisent. © Goddard Space Flight Center, Nasa, F. Reddy

Pour les astronomes, la deuxième étoile la plus brillante de la constellation australe du Peintre (Pictor) est un merveilleux cas d'étude de jeune système planétaire. Une aubaine pour qui veut comprendre la formation des planètes et leur évolution.

Distante de quelque 63,4 années-lumière de nous, Bêta Pictoris est connue depuis déjà une trentaine d'années pour son environnement de poussières très riche et dense. Au cours des années 2000, plusieurs séries d'observations ont permis de différencier ses anneaux de matière puis de révéler la présence d'une planète massive (entre 4 et 11 fois la masse de Jupiter) gravitant à environ 1,2 milliard de kilomètres (entre huit et neuf unités astronomiques) de son étoile. Désignée Bêta Pictoris b, elle est une des toutes premières exoplanètes de l'histoire à avoir été imagée directement dans le visible.

Âgée de seulement 20 millions d'années, l'étoile Bêta Pictoris présente un vaste disque de poussières où une éventuelle planète massive a été mise en exergue (dans le cercle rouge). Dans une région étendue entre 30 et 75 unités astronomiques, la concentration élevée de monoxyde de carbone (carbon monoxide), un gaz qui disparaît relativement rapidement, suggère aux chercheurs un important épisode de collisions cométaires. © Eso, NAOJ, NRAO, Nasa, F. Reddy

Née il y a seulement 20 millions d'années, Bêta Pictoris (1,7 fois plus massive que notre Soleil et 8,7 fois plus brillante) est manifestement un lieu d'intense activité protoplanétaire. Outre les collisions de planétésimaux et autres débris planétaires dans différentes régions de ce milieu turbulent, tout indique que c'est actuellement la pagaille dans un anneau localisé à plus de 13 milliards de kilomètres de l'étoile, vraisemblablement peuplé d'exocomètes. La piste qui a conduit l'équipe de chercheurs à cette conclusion est un excès observé de monoxyde de carbone. Puisque ce gaz a pour habitude de disparaître en moins de 100 ans sous l'effet du rayonnement d'une étoile, sa présence durable pourrait trahir ici un intense bombardement cométaire. « À moins que nous n'observions Bêta Pictoris à un moment particulier, le monoxyde de carbone doit être constamment renouvelé », explique Bill Dent qui a cosigné l'article publié dans le numéro du 6 mars de la revue Science. Astronome à l'Eso (l'observatoire européen austral), l'homme ajoute que « les collisions entre corps glacés, de la taille des comètes ou de celle des planètes, constituent la source la plus abondante de monoxyde de carbone dans un jeune système solaire ».

Une collision de comètes toutes les cinq minutes autour de Bêta Pictoris

Conglomérats de poussières et de glace (glace d'eau ainsi que de la glace de monoxyde et dioxyde de carbone, d'ammoniaque, de méthane, etc.), les comètes sont considérées comme de grandes pourvoyeuses en eau pour des mondes en devenir, à l'instar de ce qui s'est produit dans notre Système solaire voici 4,5 milliards d'années. Débusquée grâce à la sensibilité dans les longueurs d'onde millimétriques et submillimétriques d'Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), puissant réseau de 66 antennes positionnées à environ 5.000 mètres d'altitude sur le plateau de Chajnantor (Chili), la signature du monoxyde de carbone suggère un taux de collisions « réellement impressionnant », commente Aki Roberge (Goddard Space Flight Center de la Nasa), « de l'ordre d'une collision cométaire toutes les cinq minutes » !

Pour le professeur Mark Wyatt (université de Cambridge, Royaume-Uni), cette concentration d'exocomètes à une distance qui vaut trois fois celle de Neptune avec le Soleil peut s'expliquer « soit [par] l'attraction gravitationnelle d'une planète encore inconnue de la masse de Saturne [qui] concentre les collisions cométaires dans une zone de faibles dimensions, soit [par le fait que] cet amas constitue le vestige d'une unique et dramatique collision entre deux planètes glacées de masse voisine de celle de Mars ».

Des observations ultérieures toujours menées avec Alma devraient être en mesure de renseigner les chercheurs sur la présence « d'autres molécules, bien plus complexes et préorganiques [qui] doivent provenir de ces corps glacés ».

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