Deux objets de la taille d'un astéroïde en orbite autour d'une étoile célèbre sont entrés en collision, suggèrent les images du télescope spatial Hubble. La collision offre un aperçu rare du processus violent de construction planétaire autour d'une jeune étoile – similaire aux collisions qui ont probablement façonné notre propre système solaire, rapportent les astronomes le 18 décembre dans Science.
« C'est la première fois que nous voyons des planétésimaux entrer en collision en dehors de notre propre système solaire », déclare Jason Wang, astronome à l'Université Northwestern d'Evanston, dans l'Illinois. L'événement résout également un mystère de longue date concernant la disparition d'une exoplanète.
Les objets en collision, des éléments constitutifs présumés de la planète appelés planétésimaux, se sont heurtés les uns contre les autres dans le disque de débris de Fomalhaut, une étoile située à seulement 25 années-lumière de la Terre. Fomalhaut est bien connu pour son important anneau de poussière et de décombres, une région où la formation de planètes se produit activement.
L’impact a libéré un vaste nuage de poussière, apparaissant comme une tache brillante sur les images de Hubble. D'après la taille de ce nuage, les chercheurs estiment que les planétésimaux impactants avaient un diamètre d'environ 30 kilomètres, soit légèrement plus grand que la lune martienne, Phobos.
L'existence de ce blob est séduisante car elle pourrait résoudre une affaire non résolue concernant la disparition de l'exoplanète Fomalhaut b. La planète, découverte en 2008, a été saluée comme la première planète en orbite autour d’une étoile autre que le soleil qui a été directement imagée en lumière visible. Mais ensuite, la planète a disparu. Les observations ultérieures n'ont pas permis de le localiser, ce qui a amené les scientifiques à douter de son existence.
Les nouvelles données de Hubble proposent une autre hypothèse. Comme cette nouvelle goutte, Fomalhaut b n’était probablement pas une planète du tout, mais plutôt un nuage de poussière en expansion produit par une précédente collision entre planétésimaux. Le nouveau nuage ressemble à Fomalhaut b lors de sa première découverte. Et « l’exoplanète » s’est estompée et s’est agrandie au fil du temps, jusqu’à devenir à peine visible. Cette trajectoire pourrait offrir des indices sur le sort du nouveau blob.
Lorsque Wang et ses collègues ont repéré le nouveau blob pour la première fois, « au début, nous étions un peu confus, du genre, vous savez, qu'est-ce que c'est ? Est-ce réel ? » dit-il. « Il nous a fallu un certain temps pour faire correspondre toutes ces éléments de preuve. »
Lorsque les preuves se sont réunies, les astronomes ont obtenu plus que ce qu’ils attendaient en étudiant la formation des systèmes planétaires.
« Ce qui est cool avec cet article, c'est que pour la première fois, nous voyons l'un de ces disques changer au fil du temps », explique l'astrophysicien Tim Pearce de l'Université de Warwick à Coventry, en Angleterre, qui n'a pas participé à l'étude. C'est inhabituel dans le domaine des disques protoplanétaires, où les scientifiques observent généralement des structures qui « se ressemblent fondamentalement pendant toute une vie humaine », dit-il. En observant ces événements en action, les astronomes peuvent tester leurs idées sur la naissance des planètes, confirmant ainsi que les collisions à grande échelle sont un élément fréquent de la naissance d'un système solaire.
Bien que les télescopes puissent détecter la poussière contenue dans ces disques, les corps plus grands comme les astéroïdes ou les planètes naines sont généralement trop sombres et trop froids pour être vus directement. Cet impact révèle la présence de ces corps et la taille du nuage offre un moyen indirect de mesurer leur taille. La détection de deux de ces événements sur une période de 20 ans permet aux chercheurs de commencer à établir une échelle de temps pour la fréquence à laquelle ces impacts massifs se produisent, ce qui est à son tour un indicateur de leur abondance, car avec plus d'objets en orbite, les collisions sont plus probables.
Les chercheurs comptent continuer à suivre le système Fomalhaut pour étudier l'évolution du nuage de poussière. Cependant, le télescope spatial Hubble vieillissant est devenu moins fiable. Une panne de l'un de ses gyroscopes de pointage en 2024 a limité sa capacité à observer Fomalhaut de manière régulière. Heureusement, le télescope spatial James Webb est également capable d'observer le système, offrant ainsi un nouveau moyen de surveiller le disque de débris et potentiellement d'être témoin de nouveaux impacts au fur et à mesure qu'ils se produisent.
