La ceinture d’astéroïdes du système solaire, positionnée entre les orbites de Mars et de Jupiter, est une structure fascinante. Elle regorge d’informations sur l’histoire de notre voisinage cosmique. Elle fait donc l’objet d’un intérêt tout particulier depuis sa découverte par Guiseppe Piazzi en 1801.
Les astronomes cherchent également des exemples lointains qui pourraient les renseigner sur les propriétés d’autres systèmes planétaires. Et c’est précisément ce que vient de faire une équipe américaine grâce au James Webb Space Telescope (JWST). Ce dernier vient de rapporter l’observation la plus précise à ce jour d’une ceinture d’astéroïdes extrasolaire particulièrement intéressante.
Le télescope le plus performant de l’histoire s’est penché sur Fomalhaut. Il s’agit d’une jeune étoile située dans la constellation du Poisson austral, à environ 25 années-lumière de la Terre. Elle est déjà bien connue des spécialistes à cause des trois anneaux de poussière concentriques qui l’entourent.
Cette structure, repérée pour la première fois en 1925, est particulièrement riche en informations pour les astronomes. C’est un véritable cas d’école très représentatif de la dynamique de ces disques de débris qu’on trouve partout dans l’univers.
Une vue imprenable grâce au roi des télescopes
Ces anneaux ont déjà été observés à de nombreuses reprises, notamment par Hubble. On peut aussi citer l’ALMA, un énorme réseau de radiotélescopes basé au Chili. Le souci, c’est que même ces observatoires de pointe n’ont pas réussi à déterminer ce qui se passe à l’intérieur de cette structure, au-delà de la ceinture externe. Les anneaux internes, les plus intéressants pour étudier la dynamique globale du système, restaient donc très mal documenté.
C’est là qu’intervient le JWST. Grâce à ses yeux infrarouges extrêmement sophistiqués, il a pu capturer pour la toute première fois le rayonnement thermique subtil qui émane de cette région difficile à observer. « Nous pouvons voir les ceintures internes que nous n’avons jamais pu observer jusqu’à présent », précise Shuyler Wolff, co-autrice de ces travaux.
Un vaste jeu de cache-cache planétaire
Et cette première série d’observations a déjà produit des résultats intéressants. Les astronomes ont remarqué que la structure des anneaux internes était bien plus complexe que prévu. Ils ont notamment observé une zone relativement vide au beau milieu des anneaux internes de l’étoile. Et pour les spécialistes, il s’agit généralement d’un signal d’alarme assez excitant. En effet, cela suggère fortement la présence d’un ou plusieurs autres corps célestes. « Il y a probablement un système planétaire très intéressant autour de l’étoile », indique George Rieke, un autre co-auteur de l’étude.
Or, puisque ces structures sont composées de milliards de petits objets, elles sont très sensibles à l’influence gravitationnelle des planètes avoisinantes. Nous avons un bon exemple de cette dynamique dans le système solaire avec Jupiter et la ceinture d’astéroïdes. La géante gazeuse se comporte comme un chien de berger qui force son troupeau à rester sagement en place. Par analogie, les astronomes espèrent donc pouvoir en apprendre davantage sur le voisinage de Fomalhaut en étudiant la structure de ces anneaux.
« En observant les motifs qu’on trouve dans ces anneaux, on peut commencer à déterminer à quoi un système planétaire devrait ressembler si nous pouvions prendre une image suffisamment précise pour observer les planètes suspectées », explique András Gáspár, astrophysicien à l’Université de l’Arizona et auteur principal de l’étude.
Le JWST a aussi révélé la présence d’un vaste nuage de poussière. Les astronomes l’ont interprété comme le signe d’une collision entre deux planètes juvéniles. Hubble avait déjà assisté à une scène similaire dans la ceinture externe de l’étoile en 2008. Mais le nuage avait disparu lors de sa seconde observation en 2018. Le fait d’avoir observé le phénomène une nouvelle fois dans la zone interne renforce l’hypothèse que le voisinage de Fomalhaut pourrait être une pouponnière à planètes très dynamique.
Les chercheurs vont donc continuer d’explorer les données du JWST et de conduire de nouvelles observations. Avec un peu de chance, des études complémentaires permettront d’observer directement ces objets encore hypothétiques cachés entre les ceintures de Fomalhaut. Le cas échéant, il s’agirait d’une formidable opportunité d’étudier le cycle de vie des planètes, avec tout ce que cela implique pour l’histoire de la Terre, de la vie, et de l’Univers en général.
Le texte de l’étude est disponible ici.
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