Les astronomes ont découvert un système solaire avec une quantité inhabituellement élevée de carbone; cela pourrait être au stade où les planètes rocheuses se forment. Le FUSE de la NASA (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) et Hubble ont observé que le gaz autour de l'étoile correspond assez bien à la composition de notre propre système solaire. Le rayonnement intense des étoiles devrait chasser ce gaz, mais les atomes de carbone ionisés agissent comme un frein pour le contenir.
Les astronomes ont détecté des quantités inhabituellement élevées de carbone, la base de toute vie terrestre, dans un système solaire infantile autour de l'étoile voisine Beta Pictoris, à 63 années-lumière. «Pendant des années, nous avons considéré ce système solaire de formation précoce comme celui qui pourrait subir les mêmes processus que notre propre système solaire lorsque les planètes rocheuses, y compris la Terre, se formaient», a commenté l'auteur principal Aki Roberge *, qui a commencé la la recherche au département de magnétisme terrestre de Carnegie. «Mais nous avons eu une grosse surprise - il y a beaucoup plus de gaz carbonique que prévu. Il se passe quelque chose de très différent. » La recherche, publiée dans le 8 juin 2006, Nature, suggère que des astéroïdes ou des comètes riches en carbone, contrairement à tout dans notre propre système solaire, se sont vaporisés, ou que des corps dégazant des espèces carbonées comme le méthane contribuent à l'étrange excès de carbone .
Les disques poussiéreux et gazeux autour des étoiles sont les lieux de naissance des systèmes planétaires. La chercheuse de Carnegie, Alycia Weinberger, co-auteur de l'étude, explique: «Puisque nous ne pouvons pas observer notre propre système solaire tel qu'il était il y a 4,5 milliards d'années, nous regardons les jeunes étoiles pour en savoir plus sur l'évolution des disques qui forment la planète. En fin de compte, nous voulons comprendre les environnements et les processus autour d'autres étoiles qui conduisent à la montée de la vie. "
La nouvelle recherche a été rendue possible grâce à FUSE - l'Explorateur spectroscopique ultraviolet de la NASA - et aux données du spectrographe d'imagerie du télescope spatial Hubble. Beta Pictoris a presque deux fois la masse de notre Soleil et a entre 8 et 20 millions d'années. Des études antérieures ont indiqué que le gaz autour de l'étoile avait une composition d'éléments très similaire à celle de notre propre système solaire. Les nouvelles mesures marquent «l'inventaire le plus complet de gaz dans n'importe quel disque de débris» et peuvent changer radicalement l'image.
«Les astronomes sont perplexes devant l'existence même du disque gazeux depuis un certain temps», a commenté Roberge. "Le rayonnement de l’étoile devrait chasser le gaz, nous ne devrions donc pas voir du tout le gaz en orbite autour de l’étoile." Pendant longtemps, on a pensé qu'il y avait peut-être une masse cachée de gaz, peut-être d'hydrogène, qui freinait l'écoulement, tout comme l'eau ralentit un nageur. Maintenant, les auteurs pensent que le matériau de freinage mystérieux est le carbone ionisé (des atomes qui ont perdu un électron leur donnant une charge positive nette). Les ions s'attirent et se repoussent en raison de la force électrostatique. Le carbone n'est pas soufflé loin de l'étoile, donc le carbone ionisé vu est très bon pour ralentir les autres ions gazeux.
Ce que les données ne répondent pas, cependant, c'est ce qui a mis le carbone là-bas en premier lieu. Les astronomes ont comparé la composition élémentaire du gaz avec celle de la poussière de la comète de Halley, un type de météorite très ancien, et les abondances élémentaires de notre Soleil. "Cela ne correspondait pas du tout", a déclaré Roberge.
Le gaz étonnamment riche en carbone pointe dans deux directions possibles. Les astéroïdes et les comètes en orbite autour de Beta Pictoris pourraient contenir de grandes quantités de matériaux riches en carbone comme le graphite et le méthane. Les planètes qui se sont formées à partir de ces corps seraient très différentes de celles du système solaire et pourraient avoir des atmosphères riches en méthane, comme Titan, une lune de Saturne. Ou les astéroïdes et comètes Beta Pictoris pourraient être exactement comme ceux de notre système solaire quand ils étaient jeunes. À cette époque, ils pouvaient contenir beaucoup plus de matière organique que les astéroïdes et les comètes ne le semblent aujourd'hui. Si c'est le cas, plus de blocs de construction de la vie ont été livrés à la Terre primitive qu'on ne le pensait auparavant.
Commentant comment déterminer l'origine du carbone, Weinberger a noté: «Si nous pouvions déterminer à quel point la poussière près de l'étoile est riche en carbone, ce qui pourrait être possible avec les futurs grands télescopes infrarouges, nous pourrions déterminer si la poussière est plausible source de carbone. " Dans une rupture d'un planétésimal, tous les éléments trouvés dans les météorites seraient produits, de sorte que la poussière correspondrait à celle d'une météorite. Ces collisions se produisent presque certainement dans la partie du disque Beta Pictoris près de l'étoile. Les corps glacés, assez loin de l'étoile, pourraient perdre du méthane volatil, mais pas de l'eau. Et cela enrichirait le disque en carbone et en hydrogène.
Des systèmes comme Beta Pictoris sont-ils courants ou rares? Ces informations aideraient les scientifiques à mieux comprendre les implications des travaux en cours. Beta Pictoris est de loin le disque le mieux étudié du genre et le seul dans lequel le gaz a été observé avec autant de détails. Cette situation restera très probablement le cas jusqu'à l'avènement d'un futur télescope spatial ultraviolet, ou de grandes installations de télescopes au sol fonctionnant à des longueurs d'onde radio, telles que le grand réseau millimétrique d'Atacama, dont l'achèvement est prévu en 2012.
Source d'origine: communiqué de presse Carnegie
