À l'aide du télescope spatial Hubble de la NASA, les astronomes ont réalisé le plus grand et le plus sensible levé d'imagerie en lumière visible des disques de débris entourant les étoiles proches. Ces disques poussiéreux, probablement créés par des collisions entre les objets restants de la formation de la planète, ont été imagés autour d'étoiles aussi jeunes que 10 millions d'années et aussi matures que plus d'un milliard d'années.
La recherche a été menée par des astronomes du Goddard Space Center de la NASA avec l’aide du Steward Observatory de l’Université d’Arizona. L'enquête a été menée par Glenn Schneider, dont les résultats ont été publiés dans le numéro du 1 octobre 2014 de Le journal astronomique.
"Nous constatons que les systèmes ne sont pas simplement plats avec des surfaces uniformes", a déclaré Schneider. «Ce sont en fait des systèmes de débris tridimensionnels assez compliqués, souvent avec des structures plus petites intégrées. Certaines des sous-structures pourraient être des panneaux indicateurs de planètes invisibles. »
En plus d'en apprendre beaucoup sur les champs de débris qui entourent les étoiles voisines, l'étude a donné l'occasion d'en apprendre davantage sur la formation de notre propre système solaire.
"C'est comme regarder en arrière dans le temps pour voir les types d'événements destructeurs qui se produisaient autrefois dans notre système solaire après la formation des planètes", a déclaré Schneider.
Autrefois considérée comme des disques plats, l'étude a révélé une diversité et une complexité inattendues des structures de débris poussiéreux entourant les étoiles observées. Cela suggère fortement qu'ils sont affectés par la gravitation par des planètes invisibles en orbite autour de l'étoile.
Alternativement, ces effets pourraient résulter du passage des étoiles dans l'espace interstellaire. De plus, les chercheurs ont découvert qu'il n'y avait pas deux «disques» de matériaux entourant les étoiles semblables.
Les astronomes ont utilisé le spectrographe d'imagerie du télescope spatial Hubble pour étudier 10 systèmes de débris circumstellaires précédemment découverts, ainsi que MP Mus, un disque protoplanétaire mature qui est comparable en âge au plus jeune des disques de débris.
Les irrégularités observées dans un système en forme d'anneau en particulier (autour de HD 181327) ressemblent à l'éjection d'une énorme pulvérisation de débris dans la partie extérieure du système à la suite de la récente collision de deux corps.
"Ce jet de matière est assez éloigné de son étoile hôte - environ deux fois la distance de Pluton du Soleil", a déclaré le co-enquêteur Christopher Stark du Goddard Space Flight Center de la NASA, Greenbelt, Maryland. «La destruction catastrophique d'un objet aussi massif à une si grande distance est difficile à expliquer, et cela devrait être très rare. Si nous assistons en fait aux séquelles récentes d'une collision massive, le système planétaire invisible peut être assez chaotique. »
Une autre interprétation des irrégularités est que le disque a été mystérieusement déformé par le passage de l'étoile à travers l'espace interstellaire, interagissant directement avec du matériel interstellaire invisible. "Quoi qu'il en soit, la réponse est excitante", a déclaré Schneider. "Notre équipe analyse actuellement des observations de suivi qui aideront à révéler la véritable cause de l'irrégularité."
Au cours des dernières années, les astronomes ont découvert une incroyable diversité dans l'architecture des systèmes exoplanétaires. Par exemple, ils ont découvert que les planètes sont disposées sur des orbites nettement différentes de celles de notre système solaire.
"Nous constatons maintenant une diversité similaire dans l'architecture des systèmes de débris d'accompagnement", a déclaré Schneider. «Comment les planètes affectent-elles les disques et comment les disques affectent-elles les planètes? Il existe une sorte d'interdépendance entre une planète et les débris qui l'accompagnent qui pourrait affecter l'évolution de ces systèmes de débris exoplanétaires. »
À partir de ce petit échantillon, le message le plus important à retenir est celui de la diversité, a déclaré Schneider. Il a ajouté que les astronomes ont vraiment besoin de comprendre les influences internes et externes sur ces systèmes - tels que les vents stellaires et les interactions avec les nuages de matériaux interstellaires - et comment ils sont influencés par la masse et l'âge de l'étoile parente, et l'abondance d'éléments plus lourds nécessaire pour construire des planètes.
Bien que les astronomes aient trouvé près de 4000 candidats exoplanètes depuis 1995, principalement par des méthodes de détection indirecte, seulement environ deux douzaines de systèmes de débris circumstellaires diffusant la lumière ont été imagés au cours de cette même période.
En effet, les disques sont généralement 100 000 fois plus faibles que (et souvent très proches) de leurs brillantes étoiles parentes. La majorité a été vue en raison de la capacité de Hubble à effectuer une imagerie à contraste élevé, dans laquelle la lumière écrasante de l'étoile est bloquée pour révéler le disque faible qui entoure l'étoile.
La nouvelle enquête d'imagerie donne également un aperçu de la façon dont notre système solaire s'est formé et a évolué il y a 4,6 milliards d'années. En particulier, la collision planétaire suspectée observée dans le disque autour de HD 181327 peut être similaire à la formation du système Terre-Lune, ainsi qu'au système Pluton-Charon il y a plus de 4 milliards d'années. Dans ces cas, les collisions entre des corps de la taille d'une planète ont projeté des débris qui ont ensuite fusionné en une lune compagnon.
