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Une collision d'exoplanètes a laissé des traces sur une naine blanche

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Située à seulement 50 années-lumière de la Terre, la naine blanche NLTT 43806 présente une surface anormalement riche en aluminium. Pour les astrophysiciens, l'hypothèse la plus probable est qu'il y aurait eu accrétion de matériaux éjectés par une collision entre une exoterre et une exothéia.

Une vue d'artiste de la collision entre la jeune Terre et Théia. © Nasa/JPL-Caltech

Le système Terre-Lune est une curiosité car, par certains aspects, on peut en parler comme d'une planète double. Les lunes en orbite autour des planètes ardentes chères à André Brahic sont en effet bien moins massives que Jupiter, Saturne ou Neptune. La formation d'une telle planète double a représenté un véritable casse-tête pour les planétologues et même si l'on commence à y voir plus clair, il reste encore beaucoup de travail avant de vraiment comprendre d'où vient notre Lune.

L'hypothèse la plus vraisemblable est qu'elle provient des restes d'une collision entre la Terre et une planète de la taille de Mars il y a plus de 4 milliards d'années. Baptisée Théia, cette planète serait entrée en collision tangentiellement avec la Terre, arrachant une partie de sa croûte et de son manteau. Une grande partie des matériaux produits par cette collision aurait été éjectée dans l'espace mais une autre aurait fini par se refroidir et se condenser pour donner notre satellite et peut-être une autre petite lune qui aurait fini par entrer en collision avec la première. Cela expliquerait l'énigme de la face cachée de la Lune.

Lors des analyses spectroscopiques de la composition de la surface de la naine blanche NLTT 43806 à l'aide des instruments du télescope Keck I à Hawaï, les astrophysiciens ont fait une découverte qui les a laissés perplexes. Elle les a conduits à faire le rapprochement entre leurs observations et l'hypothétique collision entre la Terre et Théia.

La naine blanche NLTT 43806 se trouve au centre de cette image. © Sloan Digital Sky Survey

En effet, la composition de surface de la naine blanche montrait une grande quantité d'aluminium, dans une proportion supérieure à celle du fer. Or cette proportion ne devrait pas être possible selon la théorie de la nucléosynthèse des éléments lourds dans les étoiles qui prédit que le fer doit être plus abondant que l'aluminium dans les nuages interstellaires où naissent les étoiles (d'un facteur 10 environ). Une prédiction toujours confirmée par les observations, même pour la composition de surface des naines blanches.

Une collision il y a moins de 50 millions d'années

Par contre, si l'on prend le cas de la Terre, on observe que l'aluminium est bien plus abondant que le fer dans la croûte. D'ailleurs, l'aluminium occupe le troisième rang pour sa composition, derrière l'oxygène et le silicium des silicates. Comme on le sait, le fer est très largement dominant dans le noyau.

Dans un article donné en lien ci-dessous, les chercheurs expliquent également avoir trouvé d'autres éléments sur NLTT 43806, présents en quantités anormalement élevées. Tout se passe comme s'il y avait eu un apport de matériaux sur la naine blanche dont la composition serait identique à un mélange constitué à 30 % de roches de la croûte de la Terre avec 70 % de roches du manteau.

Immédiatement, une hypothèse s'impose à l'esprit, faisant intervenir des exoplanètes.

Si une exoterre et une exothéia sont entrées en collision il y a peu, de façon similaire à ce qui s'est produit avec la Terre, une partie des matériaux éjectés serait en ce moment même en train de « pleuvoir » sur la surface de NLTT 43806. Selon les estimations, la collision se serait produite il y a 50 millions d'années tout au plus, sans quoi, les matériaux accrétés se seraient déjà enfoncés à l'intérieur de la naine blanche.

Pour Benjamin Zuckerman, astronome à l'université de Californie, Los Angeles, un test de cette théorie est possible. Il suffit de mesurer exactement la quantité de potassium et de manganèse présente sur la naine blanche. On saura alors faire la différence avec une simple collision d'astéroïde avec NLTT 43806.

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