Vue d'artiste de l'étoile semblable au Soleil vieille d'un milliard d'années, HD 53143, et de son disque de débris très excentrique. L'étoile et un deuxième disque interne sont représentés près des foyers sud du disque de débris elliptique. Une planète, dont les scientifiques supposent qu'elle façonne le disque par la force gravitationnelle, est montrée au nord. Les disques de débris sont les fossiles de la formation planétaire et puisque nous ne pouvons pas étudier directement notre propre disque, également connu sous le nom de ceinture de Kuiper, les scientifiques glanent des informations sur la formation de notre système solaire en étudiant ceux que nous pouvons voir à distance. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) ; M. Weiss (NRAO/AUI/NSF)
À l'aide de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), les astronomes ont imagé pour la première fois le disque de débris de l'étoile voisine HD 53143 à des longueurs d'onde millimétriques, et cela ne ressemble en rien à ce à quoi ils s'attendaient. Sur la base des premières données coronographiques, les scientifiques s'attendaient à ce qu'ALMA confirme que le disque de débris était un anneau de face parsemé d'amas de poussière. Au lieu de cela, les observations ont pris une tournure surprenante, révélant le disque de débris le plus compliqué et le plus excentrique observé à ce jour. Les observations ont été présentées aujourd'hui lors d'une conférence de presse lors de la 240e réunion de l'American Astronomical Society (AAS) à Pasadena, en Californie, et seront publiées dans une prochaine édition de The Astrophysical Journal Letters (ApJL ).
HD 53143 - une étoile semblable au soleil vieille d'environ un milliard d'années située à 59,8 années-lumière de la Terre dans la constellation Carina - a été observée pour la première fois avec la caméra coronographique avancée pour les enquêtes sur le télescope spatial Hubble (HST) en 2006. Il est également entouré d'un disque de débris - une ceinture de comètes en orbite autour d'une étoile qui entre constamment en collision et se réduit en poussière et en débris plus petits - que les scientifiques croyaient auparavant être un anneau de face similaire au disque de débris entourant notre soleil, plus communément appelé la ceinture de Kuiper.
Les nouvelles observations ont été faites de HD 53143 à l'aide des récepteurs très sensibles de la bande 6 sur ALMA, un observatoire coopéré par l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) de la National Science Foundation des États-Unis, et ont révélé que le disque de débris du système stellaire est en fait très excentrique. . Dans les disques de débris en forme d'anneau, l'étoile est généralement située au centre ou près du centre du disque. Mais dans les disques excentriques de forme elliptique, l'étoile réside à un foyer de l'ellipse, loin du centre du disque. C'est le cas de HD 53143, qui n'a pas été vu dans les études coronographiques précédentes car les coronographes bloquent délibérément la lumière d'une étoile afin de voir plus clairement les objets proches. Le système stellaire peut également abriter un deuxième disque et au moins une planète.
En étudiant pour la première fois HD 53143, une étoile semblable au Soleil vieille d'environ un milliard d'années, dans des longueurs d'onde millimétriques, les scientifiques ont découvert que le disque de débris de l'étoile était très excentrique. Contrairement aux disques de débris en forme d'anneau, dans lesquels l'étoile se trouve au centre, HD 53143 est situé à l'un des foyers d'un disque de forme elliptique et est représenté par le point non résolu en dessous et à gauche du centre. Les scientifiques pensent qu'un deuxième point non résolu au nord de cette image est une planète qui perturbe et façonne le disque de débris. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. MacGregor (U. Colorado Boulder), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
"Jusqu'à présent, les scientifiques n'avaient jamais vu un disque de débris avec une structure aussi compliquée. En plus d'être une ellipse avec une étoile à un foyer, il a également probablement un deuxième disque interne qui est mal aligné ou incliné par rapport au disque externe", a-t-il ajouté. a déclaré Meredith MacGregor, professeure adjointe au Centre d'astrophysique et d'astronomie spatiale (CASA) et au Département des sciences astrophysiques et planétaires (APS) de CU Boulder, et auteur principal de l'étude. "Afin de produire cette structure, il doit y avoir une planète ou des planètes dans le système qui perturbent gravitationnellement le matériau du disque."
Ce niveau d'excentricité, a déclaré MacGregor, fait de HD 53143 le disque de débris le plus excentrique observé à ce jour, étant deux fois plus excentrique que le disque de débris de Fomalhaut, que MacGregor a entièrement imagé à des longueurs d'onde millimétriques à l'aide d'ALMA en 2017. "Jusqu'à présent, nous n'avons pas trouvé de nombreux disques avec une excentricité significative. En général, nous ne nous attendons pas à ce que les disques soient très excentriques à moins que quelque chose, comme une planète, ne les sculpte et ne les force à être excentriques. Sans cette force, les orbites ont tendance à se circulariser, comme ce que nous voyons dans notre propre système solaire."
Image composite du système stellaire HD 53143. Illustrées en orange/rouge, les données de longueur d'onde millimétrique d'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) révèlent un disque de débris excentrique jusque-là non observé en orbite autour de HD 53143 sous la forme d'une ellipse. Un point non résolu montre l'étoile décentrée près des foyers sud du disque, tandis qu'un deuxième point non résolu au nord indique la présence potentielle d'une planète. Les données optiques de la caméra avancée pour les relevés (ACS) du télescope spatial Hubble sont affichées en bleu et blanc ; un masque coronagraphique bloque la lumière des étoiles, permettant aux chercheurs de voir ce qui se passe dans la région entourant HD 53143. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. MacGregor (U. Colorado Boulder), S. Dagnello (NRAO/AUI/ NSF)
Surtout, MacGregor note que les disques de débris ne sont pas seulement des collections de poussière et de roches dans l'espace. Ils constituent un enregistrement historique de la formation planétaire et de l'évolution des systèmes planétaires au fil du temps. et donner un aperçu de leur avenir. "Nous ne pouvons pas étudier directement la formation de la Terre et du système solaire, mais nous pouvons étudier d'autres systèmes qui semblent similaires mais plus jeunes que le nôtre. C'est un peu comme regarder en arrière dans le temps", a-t-elle déclaré. "Les disques de débris sont les archives fossiles de la formation des planètes, et ce nouveau résultat est la confirmation qu'il y a beaucoup plus à apprendre de ces systèmes et que la connaissance peut donner un aperçu de la dynamique complexe des jeunes systèmes stellaires similaires à notre propre système solaire. "
HD 53143 est situé dans la constellation Carina, à environ 59,8 années-lumière de la Terre. Crédit :IAU/Sky &Telescope
Le Dr Joe Pesce, responsable du programme NSF pour ALMA, a ajouté :"Nous trouvons des planètes partout où nous regardons, et ces fabuleux résultats d'ALMA nous montrent comment les planètes se forment, à la fois autour d'autres étoiles et dans notre propre système solaire. Cette recherche démontre comment fonctionne l'astronomie et comment les progrès sont réalisés, informant non seulement sur ce que nous savons sur le terrain mais aussi sur nous-mêmes." Exoplanètes dans des disques de débris
