2.000 comètes entreraient en collision chaque jour autour de Fomalhaut

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Lorsqu'un système planétaire se forme à partir d'un cœur dense dans un nuagenuage moléculaire qui s'effondre gravitationnellement, que ce soit à cause de la turbulence ou d'un Little Bang, on obtient d'abord un disque protoplanétaire riche en gaz. En quelques millions d'années, ce gaz se dissipe, laissant des planètes encore en formation par collision de planétésimaux et un disque de débris dans lequel des collisions entre astéroïdes et comètes sont fréquentes pendant un temps. De nombreux disques de débris autour de jeunes étoiles sont connus. Ils ressemblent à la ceinture de Kuiper mais sont beaucoup plus riches en poussières. 

Or, sous l'influence de l'effet Poynting-Robertson (processus par lequel le rayonnement d'une étoile provoque la descente en spirale des particules de poussière en sa direction), ces disques devraient se dépeupler en poussières en une dizaine de millions d'années (l'effet est dû au fait que le mouvementmouvement orbital des grains de poussières provoque un léger décalage de la pressionpression radiale de la lumièrelumière en raison de son aberrationaberration). Comme cela n'est pas le cas pour certains d'entre eux âgés de plus de 100 millions d'années, il faut en conclure que des collisions fréquentes entre petits corps célestes alimentent fortement ces disques en poussières, pendant quelque temps.

Les instruments du télescope Herschel montrent clairement le disque de débris et son anneau de poussières (dusty ring) autour de Fomalhaut. La position d'une possible exoplanète (Planet candidate) est même indiquée sur cette image en fausses couleurs. © Esa/Pacs/Debris consortium

Un des plus célèbres disques de débris est celui formant un anneau autour de l'étoile Fomalhaut. Observé par HubbleHubble, sa structure légèrement distordue implique que des exoplanètes doivent exister autour de cette jeune étoile située à 25 années-lumièreannées-lumière de la Terre. On a même pensé un moment avoir imagé directement l'une de ces exoplanètes qui serait une géante gazeusegéante gazeuse. Mais son existence a été remise en doute récemment. Les observations d'Alma ne semblent en effet pas favorables à cette hypothèse.

Fomlhaut elle-même est une étoile chaude de type A dont l'âge est estimé entre 100 et 300 millions d'années. Dix-huit fois plus lumineuse que le SoleilSoleil et avec une massemasse 2,1 fois plus élevée, elle devrait durer un milliard d'années.

Situé à environ 140 unités astronomiquesunités astronomiques (UA) de l'étoile (la distance séparant PlutonPluton du Soleil équivaut à environ 40 fois la distance Terre-Soleil ), l'anneau du disque de débris de Fomalhaut se révèle nettement dans l'infrarougeinfrarouge lointain sous le regard d'Herschel, ainsi que sous celui d'Alma. Avec les instruments d'Alma, on peut par exemple établir que la largeur de l'anneau équivaut à environ 16 UA, et que son épaisseur représente le septième de sa largeur.

Des collisions de comètes tous les jours autour de Fomalhaut

Mais ce sont probablement les observations d'Herschel, jointes aux précédentes d'Hubble, qui donnent l'information la plus stupéfiante. Le rayonnement produit par les grains détectés par ces deux télescopestélescopes spatiaux indique tout d'abord que l'on est en présence de sorte d'agglomérats de poussières plus petites, et que ces grains doivent provenir probablement de collisions de comètes.

Mais surtout, pour être présentes en de telles quantités, il faut en conclure que le taux de collisions de comètes est très élevé pour maintenir un tel anneau pendant plus de 100 millions d'années, malgré l'effet Poynting-Robertson. Les chercheurs estiment ainsi dans un article publié sur arxiv qu'il pourrait y avoir jusqu'à 2.000 collisions par jour entre des comètes d'environ 1 kilomètre de diamètre. Même en supposant qu'il s'agisse d'objets de 10 kilomètres de diamètre, on obtient tout de même un taux de deux collisions par jour, ce qui reste impressionnant.