22/10/2015

Découverte d'une planète détruite par une naine blanche

La plupart des exoplanètes qui ont été trouvées jusqu'à aujourd'hui se trouvent en orbite d'étoiles plutôt jeunes, du type de notre soleil ou encore plus jeunes. Une équipe d'astrophysiciens relate aujourd'hui l'observation de petits corps rocheux en orbite autour d'une étoile en fin de vie, une naine blanche, ce à quoi ressemblera notre soleil dans 10 milliards d'années. Et ces petites planètes sont en très très mauvais état, à l'image de ce qui attend la Terre dans le futur très lointain ?



Vue d'artiste de la désintégration d'une planète mineure par une étoile naine blanche
(CfA/Mark A. Garlick)
Andrew Vanderburg et ses collaborateurs ont détecté la présence de ces planètes mineures grâce au télescope spatial Kepler par la méthode du transit. Les étoiles naines blanches sont des étoiles très petites et très denses, et possèdent ainsi un champ gravitationnel imposant. De ce fait, les éléments plus lourds que l'hélium, les "métaux" qui tombent à la surface de telles étoiles n'y restent pas, ils sont attirés rapidement au centre de l'étoile ne laissant qu'une atmosphère d'hydrogène et d'hélium. Mais bizarrement, les astronomes observent des éléments lourds comme de l'oxygène, le carbone ou le silicium dans l'atmosphère d'environ un tiers des naines blanches. Et des observations en infra-rouge ont montré que de nombreuses naines blanches étaient entourées de disques de poussières. Cette pollution atmosphérique des naines blanches montre qu'une quantité importante ont pu tout simplement détruire leurs planètes et pourraient être en train de "dévorer" leur matière.
C'est ce phénomène que Vanderburg et son équipe semblent avoir vu. Ils ont observé la naine blanche nommée WD 1145+017 qui est située à 570 années-lumière, et ont découvert de multiples transits devant cette étoile, avec des périodes orbitales très courtes, de 4,5 et 4,9 heures. Et ces transits sont très particuliers car ils apparaissent peu profonds, ne produisant pas de forte atténuation de la lumière de l'étoile et durent étonnamment longtemps, entre 40 et 80 minutes à chaque passage. Un corps solide simple devrait induire un transit très court devant une petite étoile de ce type, de l'ordre d'une minute.
Pour mieux comprendre les données de Kepler, les astronomes ont donc observé WD 1145+017 avec des télescopes terrestres et ont alors mis en évidence de nouveaux transits asymétriques de 5 minutes et avec des différences de phase par rapport à ceux observés avec Kepler. En effectuant une analyse spectroscopique de l'atmosphère de l'étoile, les chercheurs ont alors vu nettement la présence de métaux à la surface de l'étoile.
Visualisation du phénomène déduit des observations de Vanderburg et al.
(la couleur représente la densité de matière)
(Nature) 
La conclusion des auteurs, qui est une explication possible à ces transits inhabituels est que une ou plusieurs petites planètes orbitent la naine blanche et cette dernière est en train de les disloquer. Les planètes perdraient ainsi de la matière qui tomberait continuellement à la surface de la naine blanche. Avant de tomber sur l'étoile, la matière évaporée des planètes formerait un grand nuage condensé de molécules, produisant une longue traînée cométaire derrière la planète en perdition. 

Il faut se rappeler qu'au cours de l'évolution d'une étoile comme le soleil, avant de devenir un naine blanche, l'étoile passe par une phase durant laquelle elle gonfle en devenant une géante rouge, perdant ensuite de grandes quantités de matière en dispersant son enveloppe. Ce phénomène, outre que des planètes comme Mercure et Vénus seront englouties dans le plasma stellaire, produit des instabilités gravitationnelles dans tout le système solaire, pouvant amener à des collisions d’astéroïdes et de planètes et au final disloquer les grands corps en de nombreux petits corps qui peuvent alors se retrouver à des distances très proches de l'étoile.
Des petites planètes en cours d'évaporation ont déjà été observées dans le passé autour d'étoiles de la séquence principale (en milieu de vie), et montraient exactement les mêmes profils de transit observés ici, avec une atténuation variable, des asymétries et des durées longues. Mais c'est la première fois que le phénomène est observé autour d'une naine blanche qui, de plus, apparaît polluée par la matière constitutive des corps rocheux planétaires.

Dans le futur, on peut imaginer que les astrophysiciens seront à même de distinguer quels éléments parmi les polluants des atmosphères de naines blanches proviennent des noyaux de planètes détruites ou de leur manteau. Cette étude nous indique finalement à quoi pourrait ressembler la fin annoncée de notre planète, dans plus de 10 milliards d'années.


Source : 
A disintegrating minor planet transiting a white dwarf
A. Vanderburg et al.
Nature 526, 546–549 (22 October 2015)

2 commentaires :

Pascal a dit…

Si j'ai bien compris, il y aurait à la fois une dislocation par effet de marée (un corps de période 4 ou 5 heures autour de 1 masse solaire est à l'intérieur de sa limite de Roche) et évaporation des glaces des débris ? Les poussières de matériau réfractaire vont finir par tomber sur la naine blanche mais le gaz plutôt éjecté, à moins que la luminosité de l'étoile soit insuffisante ?

Dr Eric SIMON a dit…

Le gaz aussi sera accreté par la naine blanche, au moins une bonne partie.