Les étoiles peuvent être vues à l’œil nu, mais les planètes en orbite autour d’autres étoiles sont incroyablement difficiles à voir, même avec les télescopes les plus puissants jamais fabriqués. Ce n’est qu’en 1992 que les astronomes ont imaginé une exoplanète, c’est-à-dire une planète dans un autre système solaire ; avant cela, certains astronomes pensaient que notre système solaire était peut-être unique et que les planètes étaient peut-être rares.
Dans les années 2010, cependant, les découvertes d’exoplanètes étaient si fréquentes qu’elles devenaient quotidiennes ; maintenant, il y a plus de 9 000 exoplanètes probables ou confirmées, selon la NASA. En raison d’un biais de sélection qui favorise les grands corps proches de leurs étoiles mères, nombre de ces planètes sont plus grandes que Jupiter. Les corps plus petits sont beaucoup plus difficiles à voir – et lorsqu’il s’agit de corps plus petits que les planètes, comme les lunes ou les astéroïdes, il existe des corps candidats bien qu’aucun ne soit réellement confirmé.
Cela rend la découverte d’une ceinture d’astroïdes en orbite autour de l’étoile Fomelhaut d’autant plus excitante. Grâce à de nouvelles observations faites à l’aide du télescope spatial James Webb (JWST), nous avons une bonne idée de la nature du système solaire autour de l’étoile Fomelhaut, qui apparaît comme l’une des étoiles les plus brillantes du ciel nocturne de l’hémisphère sud et qui se trouve quelque 25 années-lumière de la Terre. En effet, alors que les astronomes s’attendaient à voir beaucoup de détails complexes similaires entre notre système solaire et le système stellaire de Fomalhaut, ils ont été surpris de constater qu’il est plus compliqué qu’on ne le pensait auparavant, en partie parce qu’ils ont découvert qu’il avait une ceinture d’astéroïdes alambiquée de manière inattendue.
Les observations ont été officiellement publiées dans un rapport le 8 mai dans Nature Astronomy. Auparavant, le télescope spatial Hubble et l’observatoire spatial Herschel, ainsi que l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ont pris des images détaillées de la ceinture d’astéroïdes la plus externe du système stellaire de Fomalhaut. Grâce à JWST, les astronomes peuvent désormais voir les ceintures intérieures pour la première fois, révélant une multitude de surprises.
Dans une interview avec Salon, András Gáspár, auteur principal de l’article et astronome à l’Université de l’Arizona à Tucson, a déclaré qu’il y avait “tant de choses à déballer” de cette seule observation.
“Nous avons initialement supposé que nous verrions une ceinture d’astéroïdes très étroite”, a déclaré Gáspár. Mais à la place, ils ont trouvé trois ceintures imbriquées qui s’étendent sur environ 12 millions de kilomètres (14,3 milliards de miles), soit 150 fois la distance entre le Soleil et la Terre. “Il n’y a probablement pas de géantes gazeuses en orbite proche”, a-t-il ajouté, notant que dans le système solaire, il y a Jupiter et Saturne. “Mais nous voyons un écart, beaucoup plus loin [out]mais cela correspond à peu près à l’orbite de notre Neptune… c’est bon signe qu’il pourrait y avoir une géante de glace en orbite là-bas.”
“Nous avons initialement supposé que nous verrions une ceinture d’astéroïdes très étroite.”
L’astronome de Harvard Avi Loeb, qui n’a pas participé à l’étude, a qualifié l’observation de “passionnante”.
“[They show] pour la première fois trois ceintures imbriquées dans le disque de débris poussiéreux autour d’une jeune étoile chaude au-delà de l’échelle de notre propre système planétaire”, a déclaré Loeb. “Les particules de poussière dans les ceintures sont très probablement dirigées gravitationnellement par des planètes intégrées qui n’avaient pas été vues pour l’instant.”
Loeb a déclaré que la situation dans l’espace est similaire à l’observation de vagues “à la surface d’un étang boueux” sur Terre, ce qui indiquerait l’existence de poissons “cachés sous l’eau”.
En effet, la ceinture d’astéroïdes de notre propre système solaire est considérée comme une sorte de “planète ratée” ; il y a plusieurs petits corps sphériques qui composent la ceinture d’astéroïdes, y compris Cérès, Vesta et Pallas. Mais aucun n’a assez de gravité pour se coaguler en une planète plus grande. On pense que ce processus de formation planétaire, dans lequel les débris s’accumulent lentement suffisamment pour atteindre puis dégager leur trajectoire orbitale, est ce qui s’est produit lors de la formation de toutes les autres planètes de notre système solaire.
Pourtant, notre propre ceinture d’astéroïdes est influencée par les planètes, notamment par la multitude d’astéroïdes qui orbitent dans l’ombre de Jupiter, connus sous le nom de chevaux de Troie. Les astronomes pensent que les disques de débris à l’extérieur du système stellaire de Fomalhaut sont également probablement façonnés par des planètes invisibles.
Gáspár a déclaré à Salon que ce système stellaire est “vraiment chaotique” avec beaucoup “d’activité dynamique en cours”.
“Nous ne nous attendions certainement pas à la structure plus complexe avec la deuxième ceinture intermédiaire puis la ceinture d’astéroïdes plus large”, a déclaré Schuyler Wolff, un autre membre de l’équipe de l’Université de l’Arizona, dans un communiqué de presse. “Cette structure est très excitante, car chaque fois qu’un astronome voit un espace et des anneaux dans un disque, il dit : ‘Il pourrait y avoir une planète intégrée façonnant les anneaux !'”
Une partie de la mission de JWST est de scruter les coins éloignés de l’univers et d’étudier les atmosphères d’exoplanètes semblables à la Terre – ou à tout le moins, de les identifier. En ce qui concerne Fomalhaut, il y a des leçons à tirer sur la formation de notre propre système solaire et de ses planètes.
Gáspár a déclaré à Salon que, sur la base des observations de JWST, ce système stellaire est “vraiment chaotique” avec beaucoup “d’activité dynamique en cours”.
“Nous voyons ce disque intérieur qui est légèrement incliné par rapport à l’autre, donc ce sont tous des signes [that] le système est dynamiquement très actif”, a déclaré Gáspár. “De même pour notre système solaire, il existe des hypothèses selon lesquelles au début de sa vie, à peu près au même âge, il a également subi une réorientation dynamique provoquant de nombreux bombardements intenses – il pourrait donc être un analogue à ce qui s’est passé dans le système solaire au début.”
L’un des plus grands points à retenir, a déclaré Gáspár, est que les premiers stades de la formation planétaire peuvent être une période violente qui peut durer des milliards d’années.
“Et c’est intéressant, parce qu’une partie de la vie a évolué sur Terre après le premier milliard d’années”, a déclaré Gáspár.
En d’autres termes, s’il y a encore beaucoup d’activité chaotique tard dans l’évolution d’un système planétaire, cela pourrait inhiber la capacité de la vie à se former.
Loeb a déclaré que la prochaine étape consiste à prendre une image plus détaillée du système stellaire et à voir si les planètes cachées créant les ceintures imbriquées peuvent être identifiées.
“Le système planétaire est probablement très différent du système solaire, car il est susceptible d’avoir plus d’une planète géante”, a-t-il déclaré.
