L'Institut d'astrophysique des îles Canaries et l'Université de La Laguna collaborent à une recherche qui révèle la structure de 74 ceintures exocométaires, c'est-à-dire des ceintures contenant des corps plus petits situés en dehors de notre système solaire, autour d'étoiles proches de nous.
Cette recherche, à laquelle les deux institutions ont collaboré, a été menée par Trinity College Dublin Grâce au projet REASONS (REsolved ALMA and SMA Observations of Near Stars), les premières images d'un nombre significatif de ceintures exocomiales ont été capturées. Ces ceintures contiennent une multitude de petits corps rocheux, ou cailloux, en orbite autour de leurs étoiles. Les images révèlent clairement la lumière émise par ces cailloux millimétriques au sein des ceintures de 74 étoiles proches, dont l'âge varie des étoiles naissantes aux étoiles aussi matures que le Soleil.
Grâce à ces recherches, le projet REASONS franchit une étape importante dans l'étude des ceintures d'exocomètes, car les images révèlent la position de ces fragments et, par conséquent, celle des exocomètes elles-mêmes. Le rayon de ces ceintures est généralement de plusieurs dizaines, voire centaines de fois supérieur à la distance Terre-Soleil.
Dans ces régions, les températures sont si basses (entre -250 et -150 degrés Celsius) que la plupart des composés, y compris l'eau, gèlent et adhèrent aux exocomètes sous forme de glace. Cette découverte astrophysique indique donc où se situent les réservoirs de glace des systèmes planétaires. REASONS est le premier programme à révéler la structure de ces ceintures pour un échantillon significatif de 74 systèmes exoplanétaires.
Cette étude a utilisé le réseau ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), composé de 66 radiotélescopes situés dans le désert d'Atacama, au nord du Chili, et le SMA (Submillimeter Array), un réseau similaire de huit radiotélescopes situé à Hawaï. Ces deux installations permettent l'observation du rayonnement électromagnétique aux longueurs d'onde submillimétriques et millimétriques. L'étude présentée ici a utilisé les données d'ALMA et du SMA pour générer des images qui ont fourni des informations inédites sur les populations d'exocomètes.
“ Les exocomètes sont des blocs de roche et de glace, d'au moins 1 km de diamètre, qui entrent en collision les uns avec les autres dans les ceintures pour produire les cailloux que nous observons ici avec ALMA et SMA. On trouve des ceintures d'exocomètes dans au moins 201 à 30 systèmes planétaires, y compris notre système solaire ”, a déclaré Luca Matrà, professeur associé à l'École de physique du Trinity College.
Pour sa part, le Dr Sebastian Marino, chercheur à l'Université d'Exeter et co-auteur de cette étude, déclare : “ Les images révèlent une remarquable diversité dans la structure des ceintures. On observe des anneaux étroits, qui correspondent au modèle canonique de la ceinture d'Edgeworth-Kuiper du Système solaire. Mais la plupart sont larges et peuvent probablement être mieux décrites comme disques plutôt bagues”.
Certains systèmes possèdent plusieurs anneaux/disques, y compris des anneaux excentriques, ce qui prouve l'existence de planètes encore indétectables dont la gravité influence la répartition des cailloux dans ces systèmes.
“ L’intérêt d’une étude aussi vaste que REASONS réside dans la mise en évidence de propriétés et de tendances qui caractérisent l’ensemble de la population planétaire ”, ajoute le professeur Matrà. “ Par exemple, cette étude a confirmé que le nombre de cailloux diminue dans les systèmes planétaires plus matures, car leurs ceintures sont appauvries en exocomètes de grande taille, qui produisent davantage de cailloux lors de leurs collisions. Mais elle a également révélé que cette diminution est plus rapide si la ceinture est plus proche de l’étoile centrale. Enfin, elle a indirectement montré, grâce à l’épaisseur des ceintures, la présence probable d’objets inobservables dont la taille varie d’environ 140 kilomètres à celle de la Lune. ”.
Le médecin Carlos del Burgo Díaz, Beatriz Galindo, chercheuse émérite à l'Université de La Laguna et membre de l'Institut d'astrophysique des îles Canaries, co-auteure de cette étude, souligne : “ Cette étude nous permet d'approfondir notre compréhension de la formation et de l'évolution des systèmes planétaires et de replacer le système solaire dans son contexte. Les résultats, basés sur un large échantillon, suggèrent que les processus impliqués dans la configuration du système solaire sont communs à tout l'Univers. Grâce à des programmes en cours tels que ARKS (le relevé ALMA pour la résolution des sous-structures de la ceinture de Kuiper) et aux observations du télescope spatial James Webb, il sera possible d'explorer plus en profondeur cette question importante et de tester des hypothèses telles que la panspermie, le transport d'éléments essentiels au développement de la vie. ”.
DOI : https://doi.org/10.1051/0004-6361/202451397
(Note adaptée du texte original de Thomas Deane et Luca Matrà du Trinity College).
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