Une équipe d'astronomes de l'Université d'Arizona à Tucson a utilisé les télescopes spatiaux Hubble et James Webb de la NASA pour un examen en profondeur sans précédent du disque de débris de près de 100 milliards de kilomètres de diamètre encerclant Véga. « Entre les télescopes Hubble et Webb, on a une vue très nette de Véga. C'est un système mystérieux car il est différent des autres disques circumstellaires que nous avons observés », a déclaré Andras Gáspár de l'Université d'Arizona, membre de l'équipe de recherche. « Le disque de Véga est lisse, ridiculement lisse. »
Webb observe la lueur infrarouge d'un disque de particules de la taille d'un grain de sable tourbillonnant autour de l'étoile bleu-blanc 40 fois plus brillante que notre Soleil. Hubble capture un halo extérieur de ce disque, avec des particules pas plus grosses que la consistance d'une fumée qui réfléchissent la lumière de l'étoile.
La répartition de la poussière dans le disque de débris de Véga est stratifiée car la pression de la lumière des étoiles pousse les petits grains plus vite que les gros. « Différents types de physique permettent de localiser des particules de tailles différentes à différents endroits », a déclaré Schuyler Wolff, de l'équipe de l'Université d'Arizona, auteur principal de l'article présentant les résultats de Hubble. « Le fait que nous observions des tailles de particules de poussière triées peut nous aider à comprendre la dynamique sous-jacente des disques circumstellaires. »
Le disque de Véga présente un léger écart, d'environ 60 UA (unités astronomiques) par rapport à l'étoile (soit deux fois la distance entre Neptune et le Soleil), mais il est par ailleurs très lisse jusqu'à ce qu'il soit perdu dans l'éclat de l'étoile. Cela montre qu'il n'existe pas de planètes d'une masse inférieure à celle de Neptune qui circulent sur de grandes orbites, comme dans notre système solaire, affirment les chercheurs.
« Nous observons en détail la grande diversité des disques circumstellaires et la manière dont cette diversité est liée aux systèmes planétaires sous-jacents. Nous en apprenons beaucoup sur les systèmes planétaires, même lorsque nous ne pouvons pas voir ce qui pourrait être des planètes cachées », a ajouté Su. « Il reste encore beaucoup d'inconnues dans le processus de formation des planètes, et je pense que ces nouvelles observations de Véga vont contribuer à contraindre les modèles de formation des planètes. »
Diversité des disques
Les étoiles nouvellement formées accumulent de la matière à partir d'un disque de poussière et de gaz qui est le reste aplati du nuage à partir duquel elles se forment. Au milieu des années 1990, Hubble a découvert des disques autour de nombreuses étoiles nouvellement formées. Ces disques sont probablement des sites de formation, de migration et parfois de destruction de planètes.
Les étoiles pleinement matures comme Véga possèdent des disques poussiéreux enrichis par les collisions continues entre astéroïdes en orbite et débris de comètes en évaporation. Il s'agit de corps primordiaux qui peuvent survivre jusqu'à l'âge actuel de 450 millions d'années de Véga (notre Soleil est environ dix fois plus vieux que Véga).
La poussière présente dans notre système solaire (vue comme la lumière zodiacale) est également alimentée par des corps mineurs qui éjectent de la poussière à un rythme d'environ 10 tonnes par seconde. Cette poussière est poussée par les planètes. Cela fournit une stratégie pour détecter les planètes autour d'autres étoiles sans les voir directement, simplement en observant les effets qu'elles ont sur la poussière.
« Véga reste inhabituelle », a déclaré Wolff. « L'architecture du système de Véga est très différente de celle de notre propre système solaire, où des planètes géantes comme Jupiter et Saturne empêchent la poussière de se disperser comme c'est le cas avec Véga. »
A titre de comparaison, il existe une étoile proche, Fomalhaut, qui se trouve à peu près à la même distance, au même âge et à la même température que Véga. Mais l'architecture circumstellaire de Fomalhaut est très différente de celle de Véga. Fomalhaut possède trois ceintures de débris imbriquées.
Il semblerait que des planètes soient à l'origine de la formation d'anneaux de poussière autour de Fomalhaut, mais aucune planète n'a encore été identifiée avec certitude. « Étant donné la similitude physique entre les étoiles de Véga et de Fomalhaut, pourquoi Fomalhaut semble-t-elle avoir pu former des planètes et pas Véga ? », a demandé George Rieke, de l'Université d'Arizona, membre de l'équipe de recherche.
« Quelle est la différence ? Est-ce l'environnement circumstellaire ou l'étoile elle-même qui a créé cette différence ? Ce qui est étonnant, c'est que la même physique soit à l'œuvre dans les deux cas », a ajouté Wolff.
Premier indice sur d'éventuels chantiers de construction planétaires
Située dans la constellation estivale de la Lyre, Véga est l'une des étoiles les plus brillantes du ciel boréal. Véga est légendaire car elle a fourni la première preuve de l'existence de matériaux en orbite autour d'une étoile (probablement de la matière nécessaire à la formation de planètes) comme habitat potentiel de la vie.
Cette hypothèse a été émise pour la première fois par Emmanuel Kant en 1775. Mais il a fallu attendre plus de 200 ans avant que les premières observations ne soient réalisées en 1984. Un excès surprenant de lumière infrarouge provenant de poussières chaudes a été détecté par le satellite d'astronomie infrarouge IRAS (Infrared Astronomy Satellite) de la NASA. Il a été interprété comme une coquille ou un disque de poussière s'étendant sur deux fois le rayon orbital de Pluton à partir de l'étoile.
En 2005, le télescope spatial infrarouge Spitzer de la NASA a cartographié un anneau de poussière autour de Véga . Cette observation a été confirmée par des observations effectuées à l'aide de télescopes submillimétriques, notamment l'observatoire submillimétrique de Caltech sur le Mauna Kea à Hawaï, ainsi que l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili et le télescope spatial Herschel de l'ESA (Agence spatiale européenne), mais aucun de ces télescopes n'a pu voir beaucoup de détails.
« Les observations de Hubble et de Webb fournissent ensemble tellement de détails supplémentaires qu'elles nous apprennent quelque chose de complètement nouveau sur le système Vega que personne ne connaissait auparavant », a déclaré Rieke.
KYL Su et al. Imagerie du système de débris de Vega à l'aide de JWST/MIRI, arXiv (2024). arxiv.org/pdf/2410.23636
Fourni par le Goddard Space Flight Center de la NASA
