Les étoiles plus jeunes ont un nuage de débris poussiéreux qui les entoure, appelé disque circumstellaire. Ce disque est un matériau qui reste de la formation de l'étoile, et c'est à partir de ce matériau que les planètes se forment. Mais les scientifiques qui utilisent le Hubble ont étudié une énorme structure de poussière d'environ 250 milliards de kilomètres de diamètre. Appelée exo-ring, cette structure nouvellement imagée est beaucoup plus grande qu'un disque circumstellaire, et la vaste structure enveloppe la jeune étoile HR 4796A et son disque circumstellaire interne.
Découvrir une structure de poussière autour d'une jeune étoile n'est pas nouveau, et l'étoile dans ce nouvel article de Glenn Schneider de l'Université de l'Arizona est probablement notre système de débris exoplanétaires le plus (et le meilleur) étudié. Mais le document de Schneider, en plus de capturer cette nouvelle structure de poussière énorme, semble avoir découvert une partie de l'interaction entre les corps dans le système qui a été précédemment cachée.
Schneider a utilisé le spectrographe d'imagerie du télescope spatial (STIS) sur le Hubble pour étudier le système. Le disque interne du système était déjà bien connu, mais l'étude de la structure plus large a révélé plus de complexité.
L'origine de cette vaste structure de débris poussiéreux est probablement des collisions entre des planètes nouvellement formées à l'intérieur de l'anneau intérieur plus petit. La pression extérieure de l'étoile HR 4769A a ensuite propulsé la poussière vers l'extérieur dans l'espace. L'étoile est 23 fois plus lumineuse que notre Soleil, elle a donc l'énergie nécessaire pour envoyer la poussière à une si grande distance.
Un communiqué de presse de la NASA décrit cette vaste structure d'exo-anneaux comme un «tube intérieur en forme de beignet qui a été heurté par un camion». Il s'étend beaucoup plus loin dans un sens que dans l'autre et semble écrasé d'un côté. L'article présente quelques causes possibles de cette extension asymétrique.
Il pourrait s'agir d'une onde d'étrave provoquée par l'étoile hôte voyageant à travers le milieu interstellaire. Ou cela pourrait être sous l'influence gravitationnelle du compagnon binaire de l'étoile (HR 4796B), une étoile naine rouge située à 54 milliards de miles de l'étoile primaire.
«La distribution de la poussière est un signe révélateur de l'interaction dynamique du système interne contenant l'anneau» - Glenn Schneider, Université de l'Arizona, Tucson.
La nature asymétrique de la vaste exostructure indique des interactions complexes entre toutes les étoiles et planètes du système. Nous sommes habitués à voir la pression de rayonnement de l'étoile hôte façonner le gaz et la poussière dans un disque circumstellaire, mais cette étude nous présente un nouveau niveau de complexité à prendre en compte. Et étudier ce système pourrait ouvrir une nouvelle fenêtre sur la formation des systèmes solaires au fil du temps.
«Nous ne pouvons pas traiter les systèmes de débris exoplanétaires comme étant simplement isolés. Les effets environnementaux, tels que les interactions avec le milieu interstellaire et les forces dues aux compagnons stellaires, peuvent avoir des implications à long terme pour l'évolution de ces systèmes. Les asymétries grossières du champ de poussière extérieur nous indiquent qu'il y a beaucoup de forces en jeu (au-delà de la simple pression de rayonnement étoile-hôte) qui déplacent le matériau. Nous avons vu des effets comme celui-ci dans quelques autres systèmes, mais voici un cas où nous voyons un tas de choses se produire à la fois », a expliqué Schneider.
Le document suggère que l'emplacement et la luminosité de petits anneaux dans la plus grande structure de poussière imposent des contraintes sur les masses et les orbites des planètes du système, même lorsque les planètes elles-mêmes ne sont pas visibles. Mais cela nécessitera plus de travail pour déterminer avec toute spécificité.
Ce document représente un raffinement et une avancée des capacités d'imagerie de Hubble. L'auteur de l'article espère que les mêmes méthodes utilisées dans cette étude pourront être utilisées sur d'autres systèmes similaires pour mieux comprendre ces structures de poussière plus grandes, comment elles se forment et quel rôle elles jouent.
Comme il le dit dans la conclusion du document, «Avec de nombreux, sinon la plupart, des défis techniques maintenant compris et résolus, cette capacité devrait être utilisée au maximum, avant la fin de la mission HST, pour établir un héritage des images les plus robustes des systèmes de débris exoplanétaires de haute priorité comme base habilitante pour de futures recherches dans la science des systèmes exoplanétaires. "
