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Deux types d'exocomètes autour de la jeune étoile Beta Pictoris

ActualitéClassé sous :comète , ESO , exoplanètes

L'instrument Harps, qui équipe l'observatoire de La Silla au Chili, a permis d'effectuer le recensement le plus complet à ce jour de comètes en orbite autour de la jeune étoile Beta Pictoris. Une équipe française d'astronomes, en étudiant finement un demi-millier d'entre elles, a pu découvrir qu'elles appartiennent à deux familles distinctes.

Une vue d'artiste des exocomètes en orbite autour de la jeune étoile Beta Pictoris. Environ 500 d'entre elles ont été étudiées grâce à l’instrument Harps, au foyer d’un télescope de l’observatoire de La Silla. Deux familles d'objets ont été distinguées. La première, illustrée ici, est celle de corps jeunes situés sur une même orbite, sans doute issus de la récente fragmentation d’un ou plusieurs grands objets. L'autre se compose d’exocomètes âgées ayant effectué de multiples passages à proximité de l’étoile. © Eso, L. Calçada

Située à environ 63 années-lumière du Soleil,Beta Pictoris est une étoile âgée de seulement une vingtaine de millions d'années, entourée d'un vaste disque de matière. Il s'agit là d'un jeune système planétaire très actif, dont le gaz et la poussière proviennent de l'évaporation de comètes et de collisions entre astéroïdes.

Flavier Kiefer (IAP, CNRS, UPMC), auteur principal de cette nouvelle étude parue dans le numéro du 23 octobre de Nature, plante le décor : « Beta Pictoris constitue une cible de choix ! Les observations détaillées de ses exocomètes nous apportent des clés de compréhension des processus à l'œuvre dans ce type de jeune système planétaire »

Durant près de 30 ans, les astronomes ont observé de subtiles variations d'intensité dans l'éclat de Beta Pictoris, qu'ils ont attribuées au passage de comètes devant l'étoile. Les comètes sont de petits corps de quelques kilomètres de diamètre, riches en glaces, qui s'évaporent à proximité de leur étoile, créant ainsi de gigantesques queues de gaz et de poussière susceptibles d'absorber en partie la lumière qui les traverse.

Portrait composite de Beta Pictoris, distante de seulement 63 années-lumière, dans le proche infrarouge. La jeune étoile est masquée pour permettre aux astronomes de mieux distinguer son environnement, animé de collisions frénétiques de comètes que l’on peut aujourd’hui départager en deux familles distinctes. © Eso, A.-M. Lagrange et al.

Près de 500 exocomètes et deux familles

Pour mener à bien l'étude des exocomètes de Beta Pictoris, l'équipe a analysé plus de mille observations effectuées entre 2003 et 2011 au moyen de l'instrument Harps qui équipe le télescope de 3,6 m de l'Eso, installé à l'Observatoire de La Silla au Chili.

Les chercheurs ont sélectionné un échantillon de 493 exocomètes distinctes. Certaines d'entre elles ont été observées à plusieurs reprises et durant quelques heures. Une analyse minutieuse a permis de déterminer la vitesse ainsi que la taille des nuages de gaz. Certaines des propriétés orbitales de chacune des exocomètes, comme la forme, la trajectoire et la distance à l'étoile, ont également pu être déduites.

Une telle analyse portant sur plusieurs centaines d'exocomètes appartenant à un même système exoplanétaire est unique. Elle a révélé l'existence de deux familles : d'une part, les exocomètes âgées dont les orbites sont contrôlées par l'attraction gravitationnelle d'une planète massive et, d'autre part, des exocomètes probablement issues du récent fractionnement d'un ou plusieurs objets de taille supérieure. Une distinction comparable à ce qui est observé au sein de notre Système solaire.

Les exocomètes de la première famille sont caractérisées par une grande diversité d'orbites ainsi que de faibles émissions de gaz et de poussières. Ce qui suggère qu'elles ont épuisé leurs réserves de glaces au fil de leurs multiples passages à proximité de l'étoile-parent Beta Pictoris.

Les exocomètes classées au sein de la seconde famille sont bien plus actives et décrivent des orbites similaires. Ce qui suggère leur origine commune : probablement le fractionnement d'un objet de dimensions plus vastes dont les débris orbitent désormais à proximité de l'étoile.

Flavien Kiefer conclut : « pour la toute première fois, une étude statistique a permis de déterminer la forme et l'orbite d'un grand nombre d'exocomètes. Ce travail offre un formidable aperçu des mécanismes à l'œuvre dans le Système solaire, peu après sa formation il y a 4,6 milliards d'années ».

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