Il pleut des astéroïdes... sur une naine blanche
Publié par Adrien le 24/10/2015 à 00:00
Source: Université de Montréal

Vue d'artiste de la désintégration d'un corps céleste rocheux en orbite autour de la naine blanche WD 1145+017 (en bleu). Photo: CFA, Mark A. Garlick / markgarlick.com.
Une équipe internationale d'astronomes a annoncé la découverte d'un objet céleste (Un astre, ou objet céleste est un objet de l'Univers. Les règles d'accès et d'utilisation de ces corps sont régies par le droit de l'espace.) rocheux de grande taille qui se désagrège et tourbillonne dans une spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle tourne autour.) funeste autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco, Megatriorchis,...) d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) naine blanche.

La découverte confirme une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée...) de longue date sur les sources de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].) des atmosphères de naines blanches par des métaux.

"C'est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) simplement incroyable et personne n'avait encore observé ce phénomène à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le...)", a déclaré Andrew Vanderburg, premier auteur de la découverte et chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les...) au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CFA) aux États-Unis. "Nous assistons à la destruction d'un système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement...) en direct", a ajouté son collègue Patrick Dufour, professeur au Département de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un...) de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de...) et chercheur à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) sur les exoplanètes (iREx).

Les variations de luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) de la naine blanche WD 1145+017, située à environ 570 années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...) dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires,...) de la Vierge, ont intrigué l'équipe d'astrophysiciens dirigée par Andrew Vanderburg. Grâce aux données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) du télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son homologue terrestre de ne pas...) Kepler, dont l'objectif est d'observer les variations infimes de l'éclat d'une étoile causées par des éclipses dues à la présence d'objets en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour de cette dernière, l'équipe a pu mettre en évidence la présence de plusieurs corps célestes rocheux. Ces corps sont probablement des morceaux d'un astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui, à la différence...) en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour transporter des marchandises), et peut...) de se désagréger et orbitant autour de WD 1145+017 à une distance de 800 000 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) environ (à peine un peu plus de deux fois la distance Terre-Lune), éclipsant leur étoile toutes les quatre heures (L'heure est une unité de mesure  :) et demie.

L'équipe a raffiné son analyse en faisant des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) supplémentaires à partir d'un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de télescopes basés au sol. En combinant toutes ces données, elle a pu mettre au jour les signatures d'autres fragments de cet astéroïde, tous ces fragments éclipsant la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) de la naine blanche dans les mêmes intervalles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). La particularité de ces éclipses provient de la forte atténuation (Perte d'intensité et amplitude d'un signal...) de la lumière de la naine blanche (jusqu'à 40 %), tout à fait exceptionnelle. De plus, la modélisation de la forme du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour...) provenant de l'éclipse (Une éclipse correspond à l'occultation d'une source de lumière par un objet physique. En astronomie, une éclipse se produit lorsqu'un objet (comme une planète...), réalisée par le professeur Dufour, révèle que cet objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) céleste pourrait ressembler à une comète (En astronomie, une comète est un petit astre brillant constitué de glace et de poussière du système solaire, dont l'orbite a généralement la forme d'une ellipse très allongée, et souvent...). Ces deux résultats laissent alors supposer la présence d'un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature,...) étendu de poussière entourant les fragments de cet astéroïde dont la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) et la taille seraient proches de celles de Cérès, le plus grand astéroïde dans notre système solaire (1000 kilomètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la...) environ).

Montre-moi comment tu brilles, je te dirais qui tu es

C'est grâce aux travaux de modélisation de Patrick Dufour que l'équipe a pu déduire la présence et la nature du corps céleste de ces données. En effet, les chercheurs se sont efforcés de caractériser la naine blanche, autour de laquelle cet objet est en orbite, et son atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :).

Pour déduire la présence et la nature du corps céleste de ces données, les chercheurs se sont efforcés de caractériser la naine blanche autour de laquelle cet objet est en orbite.

Les naines blanches sont des étoiles "mortes" dont le coeur ne produit plus d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) par des réactions thermonucléaires. Ce sont des objets astronomiques très compacts dont le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) à leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...) est plus de 100 000 fois supérieur à celui de la Terre ! Les éléments chimiques les plus lourds (tels le carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.), le magnésium, le silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.), le fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme pure ou d'alliages....), etc.) coulent donc rapidement vers le centre de l'étoile alors que l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et l'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des éléments. Son point d'ébullition...), les deux éléments les plus légers, auront tendance à "flotter" à sa surface. C'est ce qui explique que la très grande majorité des naines blanches connues possèdent une atmosphère très pure en hydrogène ou en hélium. Pourtant, il arrive que les chercheurs trouvent des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne dans le cadre du...) de ces éléments lourds appelés communément métaux, dans l'atmosphère des naines blanches. Par quels mécanismes ces éléments lourds se retrouvent-ils à la surface de la naine blanche ?

WD 1145+017 est une naine blanche qui souffre de son environnent. La source principale des métaux présents dans son atmosphère ne vient pas de son coeur, mais plutôt de la présence d'une multitude de corps rocheux, qui perdent à chaque rotation autour de l'orbite de l'étoile une partie de leur poussière, ainsi que du disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus...) de débris en orbite lui aussi. Bref, nous assistons à la chute rapide d'un astéroïde - disloqué en morceaux vers la naine blanche, annonçant sa destruction proche !

"Il existe maintenant un lien direct entre la pollution de l'atmosphère des naines blanches par des métaux et l'évolution et la destruction des planètes mineures telluriques", a mentionné Andrew Vanderburg.

Les travaux de modélisation du professeur Dufour sur WD 1145+017 ont également permis de déterminer la composition chimique de la poussière d'astéroïde qui s'est déposée à la surface de l'étoile.

"C'est très analogue à la Terre. L'étude de tels objets pourra nous en apprendre beaucoup sur la formation et la composition de planètes rocheuses autour d'autres étoiles", a ajouté M. Dufour.

Une question reste en suspens : quelle est l'origine de ces corps rocheux près de la naine blanche ? Un scénario probable serait possiblement qu'une planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa...) rocheuse soit devenue instable sur son orbite, qu'elle ait plongé vers la naine blanche et se soit désagrégée. Une chose est sûre, ce phénomène, tout à fait hors du commun, sera de courte durée. Les restes rocheux se vaporiseront dans la couronne très chaude de WD 1145+017 ou seront soumis à la forte gravité de celle-ci. Dans quelques millions d'années tout au plus, les astrophysiciens n'y verront plus que du feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.)...

La découverte a été publiée le 22 octobre 2015 dans la revue Nature.
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