Le télescope James-Webb vient d'observer les traces de collisions si violentes qu'elles peuvent réduire des mondes rocheux entiers en poussière.
Autour de certaines jeunes étoiles, les astronomes ont détecté beaucoup plus de poussière chaude que prévu. Cette matière forme des disques de débris proches de l'étoile, dans une région comparable à celle où se trouvent les planètes rocheuses de notre Système solaire. Leur origine restait difficile à déterminer avec précision.
Une équipe a utilisé le télescope spatial James-Webb pour étudier 21 de ces systèmes qualifiés d'extrêmes. Son instrument MIRI observe dans l'infrarouge moyen, une gamme de longueurs d'onde particulièrement adaptée à l'analyse de poussières chaudes. Le spectre obtenu révèle quels minéraux sont présents dans les débris.
Plusieurs disques contiennent de la silice et d'autres matériaux transformés par des températures très élevées. De telles signatures peuvent apparaître lorsqu'une collision entre grands corps rocheux libère assez d'énergie pour faire fondre ou vaporiser une partie de leur matière. Les fragments refroidissent ensuite sous forme de poussières et de minuscules grains.
Ces impacts sont d'une violence difficilement imaginable. Ils surviennent pendant les dernières étapes de formation d'un système planétaire, lorsque des embryons de planètes partagent encore des orbites instables. Certains finissent par se percuter à plusieurs kilomètres par seconde.
Notre propre Système solaire aurait connu ce type d'événement. Le scénario dominant pour la naissance de notre Lune implique d'ailleurs une collision entre la jeune Terre et un autre grand corps il y a environ 4,5 milliards d'années. Les systèmes observés par Webb donnent donc accès à des phénomènes qui ont probablement façonné les planètes rocheuses autour du Soleil.
Tous les disques ne présentent toutefois pas la même composition. Cette diversité indique que les collisions peuvent toucher des corps formés de matériaux différents ou se produire avec différentes énergies. Certaines poussières pourraient provenir de surfaces rocheuses, d'autres de couches plus profondes mises à nu par l'impact.
Les astronomes peuvent aussi suivre ces systèmes dans le temps. La quantité de poussière évolue après une collision : les grains se dispersent, sont détruits ou retombent sur d'autres corps. Des observations répétées permettront donc d'estimer la fréquence des impacts et la durée pendant laquelle leurs traces restent visibles.
Les chercheurs veulent désormais relier ces signatures minérales à l'âge des étoiles et à l'architecture de leurs systèmes planétaires. Ils pourront ainsi déterminer à quel moment les collisions géantes sont les plus fréquentes et mieux reconstituer la période chaotique durant laquelle des planètes comparables à la Terre achèvent leur formation.