La formation des systèmes planétaires : des disques de débris
Des disques de poussières témoignent de la présence de planètes et de comètes:
Les disques protoplanétaires ont une durée de vie limitée à quelques millions d’années. On ne s’attend donc pas à en observer autour d’étoiles en pleine maturité, les étoiles de la séquence principale, ces étoiles qui brûlent tranquillement leur hydrogène, comme le Soleil. Et pourtant, environ une de ces étoiles sur cinq possède un disque de poussières, trahi par une émission infrarouge anormalement élevée. Poussières, mais pas, ou peu de gaz: celui-ci a été éliminé dans la jeunesse de l’étoile. Les astronomes pensent que ces disques de poussières, aussi appelés disques de débris, trahissent la présence d’un système planétaire complet autour de l’étoile.
En effet, les particules de poussière ont une durée de vie extrêmement limitée dans un environnement tel que le système solaire. Une poussière en orbite autour de l’étoile est soumise à un bombardement permanent de photons. Pour une petite particule, le bilan est une force de traînée qui la fait tomber en spiralant vers l’étoile. A une unité astronomique, il ne faut que quelques milliers d’années à une particule de quelques microns pour tomber dans le Soleil. Un nettoyage très efficace : s’il y a de la poussière autour de ces étoiles qui ont quelques dizaines de millions d’années, c’est qu’il y a quelque part une source de poussières. Collisions catastrophiques entre corps de la taille d’un astéroïde, dégazage de comètes? En tout cas, il faut un système planétaire quasiment «fini» pour expliquer ces disques, qu’on appelle donc souvent des «disques de débris ». D’ailleurs, il existe bel et bien de la poussière interplanétaire dans le système solaire, souvent associée à des traînées laissées par des comètes.
La première de ces étoiles à excès infrarouge a été l’étoile Véga. Mais le prototype des disques de débris, c’est Beta Pictoris (abrégé en β Pic; c’est la deuxième étoile la plus brillante de la constellation du Peintre). La première image du disque de débris de (3 Pic, obtenue en masquant la lumière de l’étoile par la technique de coronographie, date de 1984. Depuis, le système a été étudié en détail. Le disque apparaît gauchi et asymétrique, caractéristiques qui pourraient s’expliquer par des perturbations dues à la présence d’une planète géante à une dizaine de U.A. de l’étoile. Pour d’autres disques de débris, des concentrations locales sont observées, qui pourraient indiquer le « sillage » d’une planète.
Il y a peu de gaz dans ces disques, mais le peu qu’on observe est très intéressant. Ainsi pour (3 Pic : le spectre de cette étoile présente des raies extrêmement variables sur des échelles de temps de quelques heures. Seule explication vraisemblable: du gaz évaporé de la surface de comètes qui frôlent l’étoile ! Dans le système solaire, on a observé des comètes qui s’approchent si près du Soleil qu’elles y tombent; pour|3 Pic, le phénomène se produit des centaines de fois par an. Qu’est-ce qui peut perturber si fortement ces comètes qu’elles en frôlent leur étoile? Réponse : une ou plusieurs planètes géantes, bien sûr. Voici encore une étoile où il y a certainement un système planétaire, même si l’on n’en a aucune preuve directe…
Vidéo : La formation des systèmes planétaires : des disques de débris
Vidéo démonstrative pour tout savoir sur : La formation des systèmes planétaires : des disques de débris