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Incessantes collisions de comètes autour de l'étoile 49 Ceti

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Des chercheurs américains qui étudient depuis une quinzaine d'années un disque de débris autour de l'étoile 49 Ceti de la constellation de la Baleine sont arrivés à une conclusion étonnante : ce disque ne peut exister que s'il est alimenté en permanence par des collisions de comètes entre elles.

Comme Fomalhaut, déjà connue pour posséder un disque de poussière alimenté par des collisions entre comètes (image ci-dessus), l'étoile 49 Ceti est entourée de milliards de comètes se télescopant en permanence. © Esa, Herschel, Pacs

La constellation de la Baleine est principalement connue pour l'une de ses étoiles, Mira, une étoile variable située à 400 années-lumière de la Terre, qu'on observe depuis le XVIe siècle et dont la magnitude oscille entre 2 et 10 sur une période supérieure à 300 jours. Une autre étoile, beaucoup plus discrète, occupe pourtant les astronomes depuis de nombreuses années : 49 Ceti. Elle est entourée d'un disque de gaz et de poussière découvert en 1996 par l'équipe du professeur Ben Zuckerman (Université de Californie à Los Angeles), à l'aide du radiotélescope de Pico Veleta conçu par l'Institut de radioastronomie millimétrique (Iram) dans le sud de l'Espagne. Rien de bien extraordinaire jusque-là, puisqu'on connaît déjà de nombreuses jeunes étoiles entourées de disques de débris qui ressemblent à la ceinture de Kuiper mais qui sont beaucoup plus riches en poussières. L'existence de ces disques pourrait d'ailleurs offrir aux astronomes une nouvelle méthode pour détecter facilement les exoterres.

De tels disques sont normalement voués à disparaître au bout d'une dizaine de millions d'années sous l'influence de l'effet Poynting-Robertson, le processus par lequel le rayonnement d'une étoile provoque la descente en spirale des particules de poussière dans sa direction. Problème : les astronomes savent avec une quasi-certitude que 49 Ceti est âgée d'au moins 40 millions d'années. Pourquoi son disque se régénère-t-il ?

Le radiotélescope de 30 m de diamètre de l'Iram, près du Pico Veleta dans le sud de l'Espagne, a permis de découvrir et d'étudier le disque de comètes qui entoure l'étoile 49 Ceti. © Iram

Une ceinture de comètes pour 49 Ceti

Voilà quelques mois, des astronomes s'étaient penchés sur un disque semblable autour de Fomalhaut, une étoile chaude de type A dont l'âge est estimé entre 100 et 300 millions d'années et qui se situe à 25 années-lumière de la Terre. Grâce aux observations particulièrement pointues menées avec les télescopes spatiaux Hubble et Herschel, ils avaient découvert que ce disque était ensemencé continuellement en petites poussières provenant de la collision entre des comètes au rythme endiablé de 2.000 collisions par jour. Les observations de l'étoile 49 Ceti ont également permis de confirmer qu'elle est entourée d'une ceinture de comètes d'une masse équivalente à 400 fois celle de la Terre, à comparer à la ceinture de Kuiper qui équivaut à 0,1 masse terrestre.

En mesurant la proportion de monoxyde de carbone présente dans ce disque, Ben Zuckerman est parvenu à des résultats stupéfiants. Pour expliquer son aspect actuel, il faut imaginer dans ce disque une concentration très élevée de comètes (elles ne seraient séparées entre elles que de 140.000 km en moyenne) qui entrent en collision toutes les 6 secondes et dégagent le taux de monoxyde de carbone observé. « J'ai été absolument stupéfait lorsque nous avons calculé ce taux de collisions. Imaginez des milliards de comètes de plusieurs kilomètres de diamètre en orbite autour de 49 Ceti et se télescopant. Ces jeunes comètes contiennent probablement davantage de monoxyde de carbone que les comètes typiques de notre Système solaire. Quand elles entrent en collision, le monoxyde de carbone s'échappe sous forme de gaz ».

Le chercheur souhaite maintenant utiliser le radiotélescope Alma pour étudier d'autres disques poussiéreux autour de jeunes étoiles en vue d'y rechercher le monoxyde de carbone dégagé par la collision des comètes.

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