Le phénomène des anneaux de poussière chauds - une accumulation de particules de taille submicrométrique à proximité immédiate des étoiles - a été découvert pour la première fois en dehors de notre système solaire en 2006. Ils se forment si près des étoiles qu'ils peuvent atteindre des températures allant jusqu'à 1, 000 degrés Celsius. Cependant, les particules de poussière sont difficiles à observer en raison de leur petite taille, et leur origine est encore inconnue.

Pour la première fois, ce phénomène est désormais observé dans une nouvelle gamme de longueurs d'onde avec la très haute résolution de l'instrument MATISSE (Multi AperTure mid-infrared Spectro Scopic Experiment) à l'observatoire Paranal de l'Observatoire européen austral (ESO) au Chili. Le groupe de travail Star and Planet Formation de l'Université de Kiel était également impliqué. leurs résultats, récemment publié dans la revue Avis mensuels des lettres de la Royal Astronomical Society , fournir une base centrale pour d'autres études pour expliquer le phénomène de ces anneaux de poussière.

Observations uniques dans une gamme de longueurs d'onde non accessibles auparavant

Anneaux anti-poussière, également appelés « disques à poussière » ou « bandes à débris », " sont le résultat de collisions de débris et de petits corps qui restent après la formation des planètes - cela est connu depuis plusieurs décennies. Dans notre système solaire, par exemple, une telle accumulation peut être trouvée entre les orbites de Mars et de Jupiter, la soi-disant "ceinture d'astéroïdes". Cependant, les anneaux de poussière chaude proches des étoiles découverts en 2006 sont un mystère. Comment pourraient-ils se former et survivre pendant des milliards d'années dans les conditions extrêmes auxquelles ils sont exposés ?

Des informations précises sur leur structure spatiale et la composition des matériaux pourraient aider à mieux comprendre le phénomène des anneaux de poussières chaudes et leur formation. Les observations maintenant publiées avec MATISSE sont une étape centrale dans cette direction, espèrent les chercheurs. "Nous avons pu observer les anneaux de poussière chauds non seulement avec une haute résolution mais aussi dans la gamme de longueurs d'onde d'environ 3 micromètres, où ces anneaux sont particulièrement brillants, " dit Sébastien Wolf, Professeur d'astrophysique et chef du groupe de recherche Star and Planet Formation à l'Université de Kiel. "Cette zone n'était pas accessible avec les instruments d'observation précédents et elle nous permet maintenant un aperçu unique de ce phénomène."

Le groupe de recherche de Wolf fait partie d'un consortium international de scientifiques allemands, La France, les Pays-Bas et l'Autriche qui ont développé l'instrument d'observation MATISSE sur une période de douze ans. En 2019, l'instrument interférométrique dans l'infrarouge moyen le plus puissant au monde est entré en service au VLTI (Very Large Telescope Interferometer) de l'Observatoire européen austral (ESO) au Chili. Jusqu'à quatre télescopes peuvent être utilisés pour enregistrer le rayonnement infrarouge des objets célestes. Cette méthode de mesure est connue sous le nom d'interférométrie. Cela signifie que les chercheurs ne reçoivent pas d'images directes des objets, mais de la mesure technique, des conclusions peuvent être tirées sur leur apparence et leurs propriétés. En combinant quatre télescopes, MATISSE atteint une résolution énorme, ce qui correspondrait à celui d'un télescope de 200 mètres. Avec la précision sans précédent de MATISSE, des informations sur le développement précoce des planètes et, finalement, sur la formation du système solaire sont possibles.

L'équipe de recherche, qui comprenait des chercheurs de l'University College London, le Large Binocular Telescope Observatory à Tucson (États-Unis) et les universités de l'Arizona, Côte d'Azur et Iéna, ainsi que Kiel, observé l'étoile Kappa Tucanae. Il est situé dans la constellation "Tukan, " qui n'est visible que depuis l'hémisphère sud. L'étoile a environ deux milliards d'années, soit moins de la moitié de notre Soleil, et à environ 69 années-lumière de la Terre. Sur la base des données désormais collectées, les chercheurs ont pu déterminer la position exacte de l'anneau de poussière autour de "Kappa Tucanae" et les propriétés de la poussière.

Les résultats permettent de poursuivre les recherches sur l'origine des anneaux de poussière

"Ces informations sont des exigences importantes pour trouver l'origine du phénomène, " dit le Dr Florian Kirchschlager, premier auteur, ancien assistant de recherche dans le groupe Wolf et maintenant employé à l'University College London. "Nous sommes bien sûr particulièrement heureux que ce soient également les premières données de l'instrument à avoir été publiées." Dans le cadre de ses recherches à l'Université de Kiel, Kirchschlager a réalisé l'étude de faisabilité sur les observations de "Kappa Tucanae". Parce que les anneaux de poussière ne sont pas seulement minuscules au sens astronomique, mais aussi relativement faibles. "C'était un défi, même pour MATISSE. Le fait que les observations aient néanmoins été concluantes souligne le potentiel unique de l'instrument, " souligne le co-auteur Dr Steve Ertel, qui était titulaire d'un doctorat. étudiant dans le groupe de recherche de Wolf et travaille maintenant à l'Université de l'Arizona.

"Les données d'observation maintenant collectées et évaluées constituent la base de nos recherches ultérieures sur un modèle explicatif pour les anneaux de poussière chauds, " dit Loup, porte-parole adjoint de l'Unité de recherche FOR 2285 "Disques de débris dans les systèmes planétaires, " qui est basé à l'Université Friedrich Schiller d'Iéna sous la direction du professeur Alexander Krivov.