L'histoire de notre système solaire est ponctuée de collisions. Les collisions ont aidé à créer les planètes terrestres et à mettre fin au règne des dinosaures. Et une collision massive entre la Terre et un ancien corps nommé Theia a probablement créé la Lune.
Maintenant, les astronomes ont trouvé des preuves d'une collision entre deux exoplanètes dans un système solaire éloigné.
Notre système solaire est un endroit relativement calme maintenant, par rapport à ses jeunes années. Si nous voulons voir des planètes entrer en collision, nous devons nous tourner vers des systèmes distants. C’est ce qu’a fait une équipe d’astronomes en pointant le télescope spatial Spitzer et les observatoires au sol sur BD +20 307, un système à deux étoiles à environ 300 années-lumière.
Les étoiles de ce système ont environ un milliard d'années, assez vieilles pour que les choses se soient stabilisées en ce qui concerne les collisions. Pourtant, quand ils l'ont regardé il y a une dizaine d'années, ils ont vu des débris tourbillonner plus chauds que prévu. Dans un système avec des étoiles vieilles d'un milliard d'années, tous les débris auraient dû se refroidir maintenant, donc sa présence suggère une collision plus récente.
Ces observations datent d'une décennie et, plus récemment, les astronomes ont utilisé SOFIA (Observatoire stratosphérique pour l'astronomie infrarouge) pour jeter un nouveau regard sur le système BD +20 307. Ils ont constaté que la luminosité infrarouge des débris avait augmenté d'environ 10%, ce qui indique qu'il y a encore plus de débris chauds dans le système.
«Compte tenu de l'âge adulte de BD +20 307, il est extrêmement inhabituel que le système contienne de telles quantités de poussière chaude en ~ 1 ua.»
Tiré de «L'étude de l'évolution de la poussière chaude encerclant BD +20 307 à l'aide de SOFIA»
Ces résultats sont publiés dans le Astrophysical Journal. L'auteur principal est Maggie Thompson, une étudiante diplômée de l'UC Santa Cruz. Le titre de l'article est «Étudier l'évolution de la poussière chaude encerclant BD +20 307 à l'aide de SOFIA».
"La poussière chaude autour de BD +20 307 nous donne un aperçu des impacts catastrophiques entre les exoplanètes rocheuses", a déclaré Thompson. «Nous voulons savoir comment ce système évoluera par la suite après l'impact extrême.»
Notre système solaire possède des collections de débris rocheux comme la ceinture d'astéroïdes. Mais ce sont de vieux débris froids, le résultat de collisions anciennes. Il est également plus éloigné du Soleil que le disque de débris du BD +20 307. Si une civilisation éloignée regardait notre système solaire, elle mesurerait l'âge du soleil ainsi que l'emplacement et la température des débris rocheux et cela aurait du sens.
"C'est une occasion rare d'étudier des collisions catastrophiques survenues tard dans l'histoire d'un système planétaire."
Alycia Weinberger, enquêteur principal.
Mais dans le système BD +20 307, quelque chose ne correspond pas tout à fait. Il ne devrait pas y avoir autant de poussière si chaude, si près des étoiles binaires. Si des collisions massives entre planètes ne se produisent que dans les premières années chaotiques de la vie d'un système solaire, alors cette poussière devrait avoir disparu depuis longtemps. En règle générale, la poussière est éliminée par une cascade collisionnelle, où les collisions répétées brisent continuellement la roche en morceaux de plus en plus petits. Finalement, les pièces sont si petites que la pression de rayonnement des étoiles les emporte.
«Il s'agit d'une rare occasion d'étudier les collisions catastrophiques survenues tard dans l'histoire d'un système planétaire», a déclaré Alycia Weinberger, scientifique au sein du département de magnétisme terrestre de la Carnegie Institution for Science à Washington, et enquêteur principal sur le projet. "Les observations de SOFIA montrent des changements dans le disque poussiéreux sur une échelle de temps de seulement quelques années."
Il existe d'autres explications potentielles à cette poussière chaude. Il pourrait se rapprocher des étoiles et absorber plus d'énergie. Mais il est peu probable que cela se produise en seulement 10 ans, ce qui n'est qu'un bref instant en termes astronomiques. Il est également peu probable, car à mesure que la taille des grains de poussière diminue en cas de collision, la poussière est plus susceptible d'être éjectée par le rayonnement solaire.
Il existe un autre processus qui régit le comportement de la poussière autour d'une étoile. C'est ce qu'on appelle l'effet Poynting-Robertson. C’est un type de traînée qui peut faire en sorte que des particules trop grosses sont emportées par le rayonnement solaire pour se propager en spirale dans l’étoile. À mesure que la poussière se rapproche de l'étoile, elle se réchauffe.
Dans leur article, les auteurs discutent d'autres possibilités. Les deux étoiles de ce système sont des étoiles de type F, qui ne sont généralement pas variables. Mais en paires binaires, elles peuvent l'être, même si leur variabilité diminue avec l'âge.
S'il y a une variabilité dans une ou les deux étoiles, et si le disque de débris entourant les étoiles est incliné par rapport au plan orbital des étoiles, cela pourrait provoquer le réchauffement du disque de débris. Si des points chauds sur les étoiles génèrent plus de rayons X, et si le disque de débris est incliné, cela pourrait provoquer le réchauffement des débris que les astronomes ont détecté.
Les auteurs affirment que davantage d’observations sont nécessaires avant de conclure définitivement. Mais en ce moment, une collision planétaire correspond le mieux aux preuves. Et cela signifie qu'il y a une réelle opportunité ici. Comme ils le disent dans la conclusion de leur article, "Comprendre BD +20 307 et d'autres systèmes comme celui-ci avec des disques de débris extrêmement poussiéreux pourrait faire progresser notre connaissance des collisions catastrophiques, des effets des étoiles binaires sur les disques de débris et de l'évolution des systèmes planétaires."
Plus:
- Communiqué de presse: Quand les exoplanètes entrent en collision
- Document de recherche: étude de l'évolution de la poussière chaude encerclant BD +20 307 à l'aide de SOFIA
- Wikipédia: Disque de débris circonstellaire
