Sur les deux familles de comètes qui gravitent autour d’une étoile proche

Au cours des 20 dernières années, des chercheurs ont confirmé l’existence de plus de 1700 exoplanètes, des mondes en orbite autour d’étoiles lointaines. Récemment, ils ont commencé à détecter des comètes “exotiques”. Ce sont des corps glacés qui donnent naissance à des queues géantes de gaz et de poussière quand elles s’approchent d’étoiles. Ainsi, 500 comètes autour d’une étoile lointaine révèlent que ces boules de neige extraterrestres peuvent être très différentes, tout comme les comètes autour du soleil, affirment les chercheurs.

La découverte de ces « exocomètes » éloignées pourrait faire la lumière sur ce à quoi le système solaire ressemblait dans sa tumultueuse jeunesse.

Les astronomes ont étudié Beta Pictoris, une étoile relativement jeune située à environ 63 années-lumière du soleil. Âgée de seulement 20 millions d’années environ, bien plus jeunes que les 4,6 milliards d’années du soleil, Beta Pictoris est entourée d’un immense disque protoplanétaire. Un disque de gaz et de poussière, tout comme celui qui a encerclé le soleil dans sa jeunesse.

Depuis près de 30 ans, les scientifiques ont détecté des changements subtils dans la lumière de Beta Pictoris que les chercheurs estimaient être causés par des “exocomètes” voyageant en face de l’étoile. En effet, le gaz et la poussière de comètes peuvent absorber une partie de la lumière passant à travers elles.

Image d’entête : représentation artistique des exocomètes autour de l’étoile Beta Pictoris.

Pour étudier ces exocomètes autour de Beta Pictoris, l’équipe de recherche a examiné plus de 1000 observations recueillies entre 2003 et 2011 avec l’instrument HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) l’instrument d’un télescope de l’Observatoire européen austral, au Chili. Ils ont analysé les orbites de 493 exocometes différentes.

Les scientifiques ont ainsi découvert deux familles très différentes d’exocomètes autour de Bêta Pictoris. L’une est apparemment ancienne et sous l’emprise gravitationnelle d’une planète géante dans le système, tandis que l’autre est jeune et le résultat d’une rupture récente d’objets beaucoup plus grand. Différentes familles de comètes existent aussi dans le système solaire.

Le premier groupe d’exocomètes génère des quantités relativement faibles de gaz et de poussière, ce qui suggère qu’elles sont suffisamment âgées pour avoir épuisé leurs réserves de glace lors de plusieurs passages à proximité de leur étoile. La forme et l’orientation de leurs orbites varient, mais une planète géante semble les influencer gravitationnellement. Cette planète, Bêta Pictoris b, en orbite à environ 1 milliard de kilomètres autour de son étoile,  Bêta Pictoris, fut l’une des premières exoplanètes à avoir été photographiées directement par les astronomes (voir : Avec une journée qui ne dure que 8 heures, il ne vaut mieux pas perdre son temps sur la planète Beta pictoris b).

Représentation artistique de Beta Pic b (ESO L. Calçada/N. Risinger). La planète est de forme ovale, en raison de sa vitesse et elle deviendra encore plus large à l’équateur à mesure qu’elle vieillira.

L’image ci-dessous montre la lumière réfléchie sur le disque de poussière, observé en 1996 avec l’instrument ADONIS du télescope de 3,6 mètres de l’ESO. Dans la partie centrale, les observations de la planète Beta Pic b obtenue en 2003 et à l’automne 2009. L’orbite possible de la planète est également indiquée (ESO).

La seconde famille d’exocomètes génère beaucoup plus de gaz et de poussière. Ces comètes ont des orbites presque identiques les unes des autres, ce qui suggère qu’elles ont toutes la même origine, probablement des restes (rémanents) d’un ou plusieurs objets de glace plus grands qui auraient pu frôlés l’étoile Beta Pictoris.

Selon l’auteur principal de l’étude Flavien Kiefer, astronome à l’Institut d’Astrophysique de Paris en France et à l’université de Tel-Aviv en Israël :

Notre étude confirme que les corps s’évaporant autour de Beta Pictoris sont analogues aux comètes dans le système solaire. Ce sont des planétésimaux glacés, probablement les restes de processus qui ont formé la planète Beta Pictoris b. Maintenant, elles sont poussées vers l’étoile, peut-être par Beta Pictoris b elle-même, et deviennent des corps s’évaporant ou des comètes en frôlant l’étoile. Ceci est très similaire à l’action de Jupiter sur les objets de la ceinture de Kuiper.

La ceinture de Kuiper est l’anneau d’objets glacés au-delà de l’orbite de Neptune. Pluton est la plus célèbre de ces corps éloignés. Les scientifiques s’attendent à voir le comportement de comètes similaire dans la plupart, sinon la totalité, des systèmes planétaires lointains et agés d’environ 100 millions d’années, quand ils peuvent obtenir une bonne visibilité sur les disques protoplanétaires.

Quand on regarde Beta Pictoris et son environnement, nous observons une version un peu plus jeune de notre soleil, quand il était âgé de 10 à 20 millions années et qu’il vient de former ses planètes.

Les scientifiques prévoient de poursuivre la collecte de données sur Bêta Pictoris en utilisant l’HARPS, qui devrait faire la lumière sur la façon dont Bêta Pictoris b influences les orbites des comètes.

Les chercheurs ont détaillé leurs conclusions dans la revue Nature : Two families of exocomets in the β Pictoris system et annoncée sur le site de l’ESO : Two Families of Comets Found Around Nearby Star.