Des anneaux de comètes découverts autour de 74 systèmes stellaires étrangers révèlent des trillions d’exocomètes glacés et la source de l’eau dans ces systèmes

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Révélations de la découverte d’anneaux de comètes autour de systèmes d’étoiles extraterrestres

Des anneaux de comètes ont été découverts autour de 74 systèmes d’étoiles extraterrestres, révélant non seulement l’existence de milliards de milliards de comètes exogènes glacées, mais aussi la source de la plupart de l’eau présente dans ces systèmes. Cette découverte, appelée des ceintures de planétésimaux, a été réalisée grâce à des observations conjointes de l’Atacama Large Millimeter Array (ALMA) au Chili et du Submillimeter Array (SMA) sur le Mauna Kea à Hawaï. Ces ceintures se trouvent loin de leur étoile centrale, elles sont donc froides, avec des températures oscillant entre –418 et –238 degrés Fahrenheit (–250 à –150 degrés Celsius). Elles émettent principalement de la lumière à de longueurs d’onde élevées, d’où la nécessité de l’ALMA et du SMA. Bien que pour nous un millimètre soit petit, il est beaucoup plus grand que les longueurs d’onde de quelques nanomètres de la lumière optique et des longueurs d’onde de quelques microns de la lumière infrarouge observées par d’autres observatoires comme le télescope spatial James Webb. La lumière submillimétrique détectée par l’ALMA et le SMA provient de cailloux innombrables, de quelques millimètres seulement, qui se sont détachés de corps cométaires plus grands lors de collisions entre ces corps plus volumineux au fil du temps. Les astronomes affirment que ce type de ceinture est assez courant parmi les exoplanètes. Les comètes exogènes sont des rochers de glace et de pierre, d’au moins 1 kilomètre de taille, qui entrent en collision au sein de ces ceintures pour produire les cailloux que nous observons ici grâce aux réseaux de télescopes ALMA et SMA, déclare Luca Matrà de l’Université de Dublin dans une déclaration. Les ceintures exo-cométaires sont présentes dans au moins 20% des systèmes planétaires. Dans notre propre système solaire, la ceinture de Kuiper est une région de corps glacés, dont certains traversent le système solaire interne en tant que comètes, située loin du soleil à des distances comprises entre 30 et 55 unités astronomiques (UA ; une UA est égale à environ 149,6 millions de kilomètres/93 millions de miles, soit la distance moyenne entre la Terre et le soleil). Les exocomètes en dehors de notre système solaire ont déjà été détectées par le satellite de recherche d’exoplanètes en transit de la NASA (TESS), leurs queues s’illuminant lorsqu’ils passent près de leur étoile, et les ceintures de planétésimaux ont déjà été identifiées, mais jamais en une telle quantité. D’où la nécessité de cette enquête plus approfondie. Matrà a dirigé la recherche dans le cadre du programme REASONS (Resolved ALMA and SMA Observations of Nearby Stars). Les images révèlent une remarquable diversité dans la structure des ceintures, déclare Sebastián Marino, membre de l’équipe REASONS à l’Université d’Exeter. Les 74 ceintures de planétésimaux se trouvent toutes autour d’étoiles situées à moins de 500 années-lumière de notre système solaire. Elles ont des âges différents, certaines viennent de se former, d’autres ont déjà des milliards d’années. Elles se trouvent entre quelques UA et quelques centaines d’UA de leur étoile, et certaines ceintures sont inclinées ou allongées, comme si la gravité d’une ou plusieurs planètes invisibles les attirait. Cependant, malgré leurs différences, des schémas se dégagent. Par exemple, [l’enquête] a confirmé que le nombre de cailloux diminue pour les systèmes planétaires plus anciens à mesure que les ceintures épuisent leurs réserves de plus grandes comètes, mais a montré pour la première fois que cette diminution de cailloux est plus rapide si la ceinture est plus proche de l’étoile centrale, déclare Matrà. Grâce à l’épaisseur verticale des ceintures, cela a également indirectement montré que des objets non observables de la taille de 140 kilomètres à la taille de la lune sont probablement présents dans ces ceintures. En général, on observe également une tendance parmi les 74 ceintures de planétésimaux à ce qu’elles soient plus grandes que prévu, s’étendant sur de grands rayons à partir de leur étoile centrale. Certains sont de simples anneaux étroits, comme dans l’image canonique de la ceinture de Kuiper de notre système solaire, mais un plus grand nombre est large, et pourrait être mieux décrit comme des disques plutôt que des anneaux, déclare Marino. Il est possible qu’un biais d’observation soit à l’œuvre ici ; les ceintures plus petites et plus proches de leur étoile seraient plus chaudes, ce qui les ferait moins rayonner aux longueurs d’ondes submillimétriques, rendant leur détection plus difficile pour l’ALMA et le SMA. Cette possibilité pourrait être explorée par le télescope spatial James Webb (JWST), qui pourrait détecter des ceintures plus chaudes. Le JWST pourrait également rechercher des structures au-delà de la capacité de résolution de l’ALMA, telles que de petites lacunes dans les ceintures ou des objets allant de planètes naines comme Pluton à des mondes à part entière. La raison d’être de REASONS, si vous me permettez le jeu de mots, est de donner aux astronomes des indications supplémentaires sur la façon dont ces ceintures glacées se forment et se développent, et d’en apprendre davantage sur le rôle qu’elles jouent dans les systèmes planétaires dans leur ensemble. Par exemple, en tant que comètes, apportent-elles de l’eau à des mondes plus proches de leur étoile, peut-être pour permettre la survie de formes de vie extraterrestres sur ces mondes ? Ou ces comètes apportent-elles la mort du ciel en percutant ces mondes et en éliminant toute forme de vie ? En comparant ces ceintures de planétésimaux autour d’autres étoiles avec notre propre ceinture de Kuiper-Edgeworth en cours d’exploration par des pionniers tels que la mission New Horizons, les astronomes peuvent découvrir les secrets que ces royaumes gelés ont gardés cachés. La recherche est publiée dans le numéro de janvier 2025 de Astronomy and Astrophysics.

Auteur

Amandine Dubois, 29 ans, est une rédactrice passionnée du monde de la technologie et de la science. Originaire de Strasbourg, elle a commencé sa carrière dans le journalisme scientifique en tant que pigiste pour des magazines spécialisés.

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