Une ceinture de comètes autour d'un système planétaire
Un disque de débris
En utilisant l'observatoire spatial Herschel de l'ESA, des astronomes ont décelé la présence d'un disque de débris autour de la naine rouge GJ581.
Cette étoile proche (à vingt années-lumière) héberge quatre exoplanètes entre deux et quinze masses terrestres (des super-Terres), détectées par la méthode des vitesses radiales. Ce résultat est le fruit de travaux du projet DEBRIS (Disc Emission via a Bias-free Reconnaissance in the Infrared/Submillimetre) pilotés par Jean-François Lestrade, chercheur à l'Observatoire de Paris. Il a bénéficié du soutien du CNES à l'exploitation d'Herschel. Un résultat similaire est publié en parallèle pour l'étoile 61 Virginis sous la direction de l'Université de Cambridge.
Plusieurs centaines de disques de débris autour d'étoiles sont connus à ce jour. Mais seulement une poignée ont pu être résolus (c'est-à-dire imagés). En outre, c'est la première fois que les astronomes décèlent un tel disque autour d'une naine rouge d'âge mûr. Ce type d'étoile les intéresse particulièrement car il est le plus répandu dans la Galaxie. Mais les naines rouges sont aussi les moins lumineuses des étoiles, compliquant cette quête. Le tour de force a été rendu possible grâce à la sensibilité inégalée de l'Observatoire spatial Herschel aux longueurs d'onde infrarouge.
La présence de ce disque trahit l'existence d'une ceinture de comètes (qui ne peut pas être observée directement). En effet, ces poussières sont le résultat de l'évaporation de comètes ainsi que de collisions entre comètes et autres petits corps, probablement provoquées par la déstabilisation de leurs orbites par une ou plusieurs autres exoplanètes non détectées.
A partir de l'analyse des images du disque, les astronomes ont pu déterminer que les bords interne et externe de la ceinture se situent respectivement à une distance d'environ 25 à 60 Unités Astronomiques de l'étoile (1 UA = la distance Terre-Soleil). Les quatre planètes détectées sont elles beaucoup plus proches, à moins de 0,22 UA de l'étoile, soit plus proches que Mercure du Soleil.
Cette ceinture évoque notre ceinture de Kuiper, vestige de la formation des planètes de notre système solaire au delà de l'orbite de Neptune. Dans notre système, on pense qu'un bombardement intense par ces comètes de glace a été un moyen de procurer de l'eau à la Terre (et peut-être à Mars) pour former les océans au début de son histoire.
Le disque de débris de la naine rouge GJ581 vu par l'observatoire spatial Herschel en trois couleurs aux longueurs d'onde 70, 100 et 160 microns et combinées dans l'image présentée.
Il y a aussi une galaxie de fond juste à droite du disque, ainsi qu'à gauche en bas et en haut de celui-ci. Les images aux trois longueurs d'onde ont été obtenues avec l'instrument PACS à bord d'Herschel.
Crédit : ESA/Herschel/PACS/Jean-François Lestrade, Observatoire de Paris, France
Deux planètes dans la zone d'habitabilité
Il se trouve que deux des quatre planètes connues de ce système sont situées dans la zone dite "Habitable" , c'est-à-dire que la température dans cette région est telle que l'eau présente pourrait être dans son état liquide. Par analogie avec l'histoire du système solaire, il se pourrait que cette ceinture joue le rôle d'un réservoir d'eau alimentant des océans sur ces planètes par bombardement. L'étoile étant relativement âgée (2 milliards d'années), ce processus a pu être à l'œuvre depuis longtemps, si bien que la présence d'importantes quantités d'eau sur ces deux planètes est possible.
Les chercheurs ont fait une autre découverte : parmi les systèmes planétaires observés avec Herschel, la plupart de ceux qui ne contiennent que des planètes de faible masse comportent des ceintures, alors qu'aucune n'a été détectée autour des étoiles qui hébergent une ou plusieurs planètes géantes (environ la masse de Jupiter). Ce constat laisse penser que la survie à long terme de telles ceintures n'est possible qu'en l'absence de planètes très massives, celles-ci "éparpillant" rapidement les comètes par perturbation gravitationnelle. Ceci est parfaitement compatible de notre propre système solaire, dans lequel la ceinture de Kuiper, qui contient environ 10 fois moins de comètes que celle de GJ581, a probablement été vidée très tôt de son contenu sous l'effet conjugué des perturbations de Jupiter et de Saturne - ce qui a provoqué l'intense bombardement évoqué plus haut.
Références de l'article :
J.-F. Lestrade, B. C. Matthews, B. Sibthorpe, G. M. Kennedy, M. C. Wyatt, G. Bryden, J. S. Greaves, E. Thilliez, Amaya Moro-Martin, M. Booth, W. R. F. Dent, G. Duchene, P. M. Harvey, J. Horner, P. Kalas, J. J. Kavelaars, N. M. Phillips, D. R. Rodriguez, K. Y. L. Su, D. J. Wilner, A DEBRIS Disk Around The Planet Hosting M-star GJ581 Spatially Resolved with Herschel, Astronomy & Astrophysics, novembre 2012.
Lire aussi l'article sur le site de l'ESA (en anglais)
