Webb cherche la ceinture d’astéroïdes de Fomalhaut et en trouve bien plus

Les ceintures encerclent la jeune étoile chaude, qui peut être vue à l’œil nu comme l’étoile la plus brillante de la constellation méridionale Piscis Austrinus. Les ceintures poussiéreuses sont les débris des collisions de corps plus gros, analogues aux astéroïdes et aux comètes, et sont fréquemment décrites comme des « disques de débris ». “Je décrirais Fomalhaut comme l’archétype des disques de débris trouvés ailleurs dans notre galaxie, car il a des composants similaires à ceux que nous avons dans notre propre système planétaire”, a déclaré András Gáspár de l’Université d’Arizona à Tucson et auteur principal d’un nouvel article. décrivant ces résultats. “En examinant les motifs de ces anneaux, nous pouvons en fait commencer à faire un petit croquis de ce à quoi un système planétaire devrait ressembler – si nous pouvions réellement prendre une image suffisamment profonde pour voir les planètes suspectes.”

Le télescope spatial Hubble et l’observatoire spatial Herschel, ainsi que l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ont déjà pris des images nettes de la ceinture la plus externe. Cependant, aucun d’entre eux n’a trouvé de structure à l’intérieur. Les ceintures intérieures ont été résolues pour la première fois par Webb en lumière infrarouge. “Là où Webb excelle vraiment, c’est que nous sommes capables de résoudre physiquement la lueur thermique de la poussière dans ces régions intérieures. Ainsi, vous pouvez voir des ceintures intérieures que nous n’aurions jamais pu voir auparavant”, a déclaré Schuyler Wolff, un autre membre de l’équipe de l’Université. d’Arizona.

Hubble, ALMA et Webb font équipe pour assembler une vue holistique des disques de débris autour d’un certain nombre d’étoiles. “Avec Hubble et ALMA, nous avons pu imager un tas d’analogues de la ceinture de Kuiper, et nous avons beaucoup appris sur la façon dont les disques externes se forment et évoluent”, a déclaré Wolff. “Mais nous avons besoin de Webb pour nous permettre d’imager une douzaine de ceintures d’astéroïdes ailleurs. Nous pouvons en apprendre autant sur les régions intérieures chaudes de ces disques que Hubble et ALMA nous en ont appris sur les régions extérieures plus froides.”

Ces ceintures sont très probablement sculptées par les forces gravitationnelles produites par des planètes invisibles. De même, à l’intérieur de notre système solaire, Jupiter encercle la ceinture d’astéroïdes, le bord intérieur de la ceinture de Kuiper est sculpté par Neptune, et le bord extérieur pourrait être guidé par des corps encore inconnus au-delà. Au fur et à mesure que Webb imagera plus de systèmes, nous en apprendrons davantage sur les configurations de leurs planètes.

L’anneau de poussière de Fomalhaut a été découvert en 1983 lors d’observations effectuées par le satellite astronomique infrarouge (IRAS) de la NASA. L’existence de l’anneau a également été déduite d’observations précédentes et à plus grande longueur d’onde à l’aide de télescopes submillimétriques sur le Mauna Kea, à Hawaï, du télescope spatial Spitzer de la NASA et de l’observatoire submillimétrique de Caltech.

“Les ceintures autour de Fomalhaut sont une sorte de roman policier : Où sont les planètes ?” a déclaré George Rieke, un autre membre de l’équipe et responsable scientifique américain du Mid-Infrared Instrument (MIRI) de Webb, qui a fait ces observations. “Je pense que ce n’est pas un grand saut de dire qu’il y a probablement un système planétaire vraiment intéressant autour de l’étoile.”

“Nous ne nous attendions certainement pas à la structure plus complexe avec la deuxième ceinture intermédiaire, puis la ceinture d’astéroïdes plus large”, a ajouté Wolff. “Cette structure est très excitante car chaque fois qu’un astronome voit un espace et des anneaux dans un disque, il dit : ‘Il pourrait y avoir une planète intégrée façonnant les anneaux !'”

Webb a également imaginé ce que Gáspár appelle “le grand nuage de poussière”, ce qui pourrait être la preuve d’une collision se produisant dans l’anneau extérieur entre deux corps protoplanétaires. Il s’agit d’une caractéristique différente d’une planète suspecte vue pour la première fois à l’intérieur de l’anneau extérieur par Hubble en 2008. Des observations ultérieures de Hubble ont montré qu’en 2014, l’objet avait disparu. Une interprétation plausible est que cette caractéristique nouvellement découverte, comme la précédente, est un nuage en expansion de très fines particules de poussière provenant de deux corps glacés qui se sont écrasés l’un contre l’autre.

L’idée d’un disque protoplanétaire autour d’une étoile remonte à la fin des années 1700 lorsque les astronomes Emmanuel Kant et Pierre-Simon Laplace ont développé indépendamment la théorie selon laquelle le Soleil et les planètes se sont formés à partir d’un nuage de gaz en rotation qui s’est effondré et aplati en raison de la gravité. Les disques de débris se développent plus tard, suite à la formation des planètes et à la dispersion du gaz primordial dans les systèmes. Ils montrent que de petits corps comme des astéroïdes entrent en collision de manière catastrophique et pulvérisent leurs surfaces en d’énormes nuages ​​​​de poussière et d’autres débris. Les observations de leur poussière fournissent des indices uniques sur la structure d’un système exoplanétaire, atteignant des planètes de la taille de la Terre et même des astéroïdes, qui sont beaucoup trop petits pour être vus individuellement.