Communiqué de presse

Deux familles de comètes découvertes à proximité d'une étoile proche

Plus grand recensement à ce jour d'exocomètes autour de Beta Pictoris

22 octobre 2014

L'instrument HARPS qui équipe l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili a permis d'effectuer le recensement le plus complet à ce jour de comètes en orbite autour d'une autre étoile. Une équipe française d'astronomes a étudié près de 500 comètes distinctes autour de l'étoile Beta Pictoris. Il est apparu qu'elles appartiennent à deux familles distinctes d'exocomètes : les exocomètes âgées, qui ont déjà effectué plusieurs passages à proximité de l'étoile, et les exocomètes plus jeunes, vraisemblablement issues de la récente fragmentation d'un ou plusieurs objets de taille supérieure. Les nouveaux résultats paraîtront dans l'édition du 23 octobre 2014 de la revue Nature.

Beta Pictoris est une étoile jeune située à environ 63 années-lumière du Soleil. Elle est âgée d'une vingtaine de millions d'années seulement et 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, 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. La faible lueur émise par les exoplanètes se trouve masquée par l'extrême brillance de leur étoile. Elles ne peuvent donc faire l'objet d'observations directes depuis la Terre.

Pour mener à bien l'étude des exocomètes de Beta Pictoris, l'équipe a analysé plus de 1000 observations effectuées entre 2003 et 2011 au moyen de l'instrument HARPS qui équipe le télescope de 3,6 mètres 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, telles la forme et l'orientation de l'orbite ainsi que la distance à l'étoile, ont également pu être déduites.

Une telle analyse portant sur plusieurs centaines d'excomètes appartenant à un même système exo-planétaire est unique. Elle a révélé l'existence de deux familles distinctes d'exocomètes : d'une part, les exocomètes âgées dont les orbites sont contrôlées par l'attraction gravitationnelle d'une planète massive [1] ; d'autre part, des exocomètes probablement issues du récent fractionnement d'un ou plusieurs objets de taille supérieure. Différentes familles de comètes peuplent également le 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 poussière. Ce qui suggère que ces comètes ont épuisé leurs réserves de glaces au fil de leurs multiples passages à proximité de Beta Pictoris [2].

Les exocomètes classées au sein de la seconde famille sont bien plus actives et décrivent des orbites similaires [3]. Ce qui suggère leur origine commune : probablement le fractionnement d'un objet de dimensions plus vastes dont les fragments orbitent à présent à proximité de l'étoile Beta Pictoris.

Flavien Kiefer conclut ainsi : “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.”

Notes

[1] Une planète géante, beta Pictoris b, a également été découverte à environ un milliard de kilomètres de l'étoile. Sont étude a été permise par l'obtention d'images à haute résolution au moyen d'optique adaptative.

[2] De plus, l'excentricité ainsi que l'orientation des orbites de ces comètes concordent avec celles des comètes se trouvant en résonance orbitale avec une planète massive. Les propriétés qu'arborent les comètes appartenant à la première famille laissent entrevoir l'existence d'une telle planète à quelque 700 millions de kilomètres de l'étoile – non loin de l'emplacement où fut découverte Beta Pictoris b.

[3] En cela, elles ressemblent aux comètes du Système Solaire classées au sein de la famille Kreutz, ou aux fragments de la comète Shoemaker-Levy 9 qui s’écrasa sur Jupiter en juillet 1994.

Plus d'informations

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé "Two families of exocomets in the Beta Pictoris system", à paraître au sein de l'édition du 23 octobre 2014 de la revue Nature.

L'équipe est composée de F. Kiefer (Institut d’astrophysique de Paris [IAP], CNRS, Université Pierre & Marie Curie-Paris 6, Paris, France), A. Lecavelier des Etangs (IAP), J. Boissier (Institut de radioastronomie millimétrique, Saint Martin d’Hères, France), A. Vidal-Madjar (IAP), H. Beust (Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble [IPAG], CNRS, Université Joseph Fourier-Grenoble 1, Grenoble, France), A.-M. Lagrange (IPAG), G. Hébrard (IAP) et R. Ferlet (IAP).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

Liens

• L’article scientifique publié dans Nature
• Photos de La Silla
• Photos de HARPS

Contacts

Alain Lecavelier des Etangs
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France
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Mobile: +33 6 21 75 12 03
Courriel: lecaveli@iap.fr

Flavien Kiefer
Institut d'astrophysique de Paris (IAP)/CNRS/UPMC and School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University
France / Israel
Tél: +972-502-838-163
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