Image Hubble de l'anneau autour de Fomalhaut. Crédit d'image: Hubble. Cliquez pour agrandir.
L'image en lumière visible la plus détaillée jamais vue par le télescope spatial Hubble de la NASA d'un anneau étroit et poussiéreux autour de l'étoile voisine Fomalhaut (HD 216956), offre la preuve la plus solide à ce jour qu'une planète indisciplinée et invisible peut tirer gravitationnellement sur l'anneau.
Hubble montre sans équivoque que le centre de l'anneau est à 1,4 milliard de miles (15 unités astronomiques) de l'étoile. Il s'agit d'une distance égale à près de la moitié de notre système solaire. L'explication la plus plausible, selon les astronomes, est qu'une planète invisible se déplaçant sur une orbite elliptique remodèle l'anneau avec sa traction gravitationnelle. L'anneau géométriquement frappant, incliné obliquement vers la Terre, n'aurait pas un si grand décalage s'il était simplement influencé par la gravité de Fomalhaut uniquement.
Un décalage du centre de l'anneau par rapport à l'étoile a été déduit d'observations antérieures et de longueurs d'onde plus longues à l'aide de télescopes submillimétriques sur Mauna Kea, Hawaï, le télescope spatial Spitzer, l'observatoire submillimétrique de Caltech et l'application de modèles théoriques et d'hypothèses physiques. Désormais, les images nettes de Hubble révèlent directement le décalage de l'anneau par rapport à Fomalhaut.
Ces nouvelles observations fournissent des preuves solides qu'au moins un objet de masse planétaire invisible est en orbite autour de l'étoile. Hubble aurait détecté un objet plus grand qu'une planète, comme une naine brune. "Nos nouvelles images Hubble confirment ces hypothèses antérieures qui proposaient qu'une planète perturbe l'anneau", a déclaré Paul Kalas de l'Université de Californie à Berkeley. L'anneau est similaire à la ceinture de Kuiper de notre système solaire, un vaste réservoir de matériel glacé laissé par la formation de nos planètes du système solaire.
Les observations offrent un aperçu des années de formation de notre système solaire, lorsque les planètes ont joué un jeu de derby de démolition avec les débris de la formation de nos planètes, dispersant par gravitation de nombreux objets dans l'espace. Certains matériaux glacés peuvent être entrés en collision avec les planètes du système solaire interne, les irriguant avec de l'eau formée dans le système solaire externe plus froid. D'autres débris peuvent avoir voyagé vers l'extérieur, formant la ceinture de Kuiper et le nuage d'Oort, un nuage sphérique de matière entourant le système solaire.
Seul Hubble a la résolution optique exquise pour résoudre le fait que le bord intérieur de l'anneau est plus net que son bord extérieur, signe révélateur qu'un objet balaie par gravitation un matériau comme une charrue dégageant la neige. Une autre signature classique de l'influence d'une planète est la largeur relativement étroite de l'anneau, environ 2,3 milliards de miles (25 unités astronomiques). Sans objet pour garder gravitationnellement le matériau de l'anneau intact, selon les astronomes, les particules se répandraient beaucoup plus largement.
«Ce que nous voyons dans cet anneau est similaire à ce que l'on voit dans les images de la sonde Cassini des anneaux étroits de Saturne. Sur ces images, les lunes de Saturne «accompagnent» le matériau de l'anneau et empêchent l'anneau de se répandre », a déclaré Kalas.
La planète suspectée peut être en orbite loin de Fomalhaut, à l'intérieur du bord intérieur de l'anneau de poussière, entre 4,7 milliards et 6,5 milliards de miles (50 à 70 unités astronomiques) de l'étoile. L'anneau est à 12 milliards de miles (133 unités astronomiques) de Fomalhaut, ce qui est beaucoup plus éloigné que notre planète la plus éloignée Pluton est du Soleil. Ces observations de Hubble ne détectent pas directement la planète putative, les astronomes ne peuvent donc pas mesurer sa masse. Au lieu de cela, ils effectueront des simulations informatiques de la dynamique de l'anneau pour estimer la masse de la planète.
Kalas et ses collaborateurs James R. Graham de l'Université de Californie à Berkeley et Mark Clampin du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, publieront leurs conclusions dans le numéro du 23 juin 2005 de la revue Nature.
Fomalhaut, une étoile vieille de 200 millions d'années, n'est qu'un simple bébé par rapport à notre propre Soleil vieux de 4,5 milliards d'années. Il réside à 25 années-lumière du Soleil. Situé dans la constellation Piscis Austrinus (le poisson du Sud), l'anneau de Fomalhaut est dix fois plus vieux que les disques de débris vus précédemment autour des étoiles AU Microscopii et Beta Pictoris, où des planètes peuvent encore se former. Si notre système solaire en est un exemple, les planètes auraient dû se former autour de Fomalhaut dans des dizaines de millions d'années après la naissance de l'étoile.
Les images Hubble donnent également un aperçu de la région planétaire extérieure entourant une étoile autre que notre Soleil. Beaucoup des plus de 100 planètes détectées au-delà de notre système solaire sont en orbite près de leurs étoiles. La plupart des techniques actuelles de détection des planètes favorisent la recherche de planètes proches de leurs étoiles.
"La taille de l'anneau de poussière de Fomalhaut suggère que tous les systèmes planétaires ne se forment pas et n'évoluent pas de la même manière? les architectures planétaires peuvent être très différentes d'une étoile à l'autre », a expliqué Kalas. "Alors que l'anneau de Fomalhaut est analogue à la ceinture de Kuiper, son diamètre est quatre fois supérieur à celui de la ceinture de Kuiper."
Les astronomes ont utilisé le coronographe Advanced Camera for Surveys (ACS) à bord de Hubble pour bloquer la lumière de l'étoile brillante afin qu'ils puissent voir les détails dans l'anneau faible.
"Le coronographe de l'ACS offre un contraste élevé, ce qui nous permet de voir la structure de l'anneau contre l'éblouissement extrêmement lumineux de Fomalhaut", a déclaré Clampin. «Cette observation est actuellement impossible à faire aux longueurs d'onde visibles sans le télescope spatial Hubble. Le fait que nous ayons pu le détecter avec Hubble était inattendu, mais impressionnant. »
Kalas et ses collaborateurs ont utilisé Hubble sur une période de cinq mois en 2004? 17 mai, 2 août et 27 octobre? pour cartographier la structure de l'anneau. Un côté de l'anneau n'a pas encore été imagé car il dépassait le champ de vision de la caméra ACS. Les astronomes utiliseront à nouveau Hubble cet été pour cartographier l'ensemble de l'anneau. Ils s'attendent à ce que les données supplémentaires de Hubble révèlent si l'anneau a ou non des lacunes, qui auraient pu être creusées par l'influence gravitationnelle d'un corps invisible. Les expositions plus longues et plus profondes peuvent également montrer si l'anneau a un diamètre encore plus large que celui actuellement observé. De plus, les astronomes mesureront les couleurs de l'anneau pour déterminer ses propriétés physiques, y compris sa composition.
Les précédentes cartes d'émission thermique de Fomalhaut ont montré qu'un côté de l'anneau est plus chaud que l'autre côté, ce qui implique que l'anneau est décentré d'environ la moitié de la distance mesurée par Hubble. Cette différence pourrait s'expliquer par le fait que les images ACS de Hubble de la structure de l'anneau sont 100 fois plus nettes que les observations de longueur d'onde plus longue, et par conséquent, donnent un résultat beaucoup plus précis. Ou la différence pourrait impliquer que la taille de l'anneau semble différente à d'autres longueurs d'onde.
L'anneau de poussière de Fomalhaut a été découvert en 1983 dans des observations faites par le satellite astronomique infrarouge (IRAS) de la NASA. Le système est une cible incontournable pour les futurs télescopes tels que le télescope spatial James Webb et le Terrestrial Planet Finder, a déclaré Kalas.
Source d'origine: Communiqué de presse Hubble
