Mauvaise astronomie | Deux protoplanètes en collision forment un énorme nuage de poussière

Dans un disque de gaz et de poussière formant une planète autour d’une jeune étoile proche, deux énormes objets sont récemment entrés en collision à grande vitesse. L’impact colossal était de taille positivement apocalyptique, vaporisant suffisamment de matière pour faire une petite planète – au moins. Mieux encore, l’énorme nuage de poussière créé lors de l’événement est passé entre nous et l’étoile, l’éclipsant deux fois, permettant aux astronomes d’en savoir plus sur cette catastrophe.

L’étoile s’appelle HD 166191 et se trouve à environ 325 années-lumière de la Terre en direction de la constellation du Sagittaire. Elle est plus grande, plus massive et plus chaude que le Soleil, et elle est jeune, probablement âgée de seulement 10 millions d’années – notre Soleil est 450 fois plus âgé que cela, donc l’étoile n’est qu’un bébé.

Les jeunes étoiles sont généralement entourées d’un disque de matière appelé disque protoplanétaire, à partir duquel se forment les planètes. Ces disques sont chauds et bien que la plupart soient trop petits pour être vus directement, leur chaleur émet une lumière infrarouge qui peut trahir leur présence. Cet excès infrarouge est observé avec HD 166191, indiquant qu’un tel disque l’orbite.

Une équipe d’astronomes a observé l’étoile avec le télescope spatial Spitzer spécifiquement pour regarder le disque et voir les changements au fur et à mesure que les planètes se forment. Spitzer était un observatoire infrarouge qui a fonctionné pendant 17 ans avant d’être mis hors service en janvier 2020. Pendant cinq ans, entre 2015 et 2019, le télescope a examiné HD 166191, le surveillant environ tous les trois jours pendant un mois deux fois par an, renvoyant plus de 100 observations séparées [link to paper].

La lumière infrarouge de l’étoile était à peu près stable jusqu’à ce qu’en 2018, sa luminosité augmente soudainement. Au cours d’environ un an, sa luminosité a doublé, une énorme augmentation. Il a culminé en 2019 et était encore proche de ce pic lors de la dernière série d’observations de Spitzer à l’été 2019.

Un point clé est que l’étoile elle-même n’est pas devenue plus brillante dans la lumière visible – celle que nos yeux voient – ce qui montre assez clairement que quelque chose d’autre que l’étoile générait cette lumière infrarouge. Étant donné que l’étoile est jeune et qu’il y a probablement des planètes en formation dans le disque, la conclusion évidente est que deux objets protoplanétaires rocheux sont entrés en collision à grande vitesse. L’immense impact aurait créé une chaleur intense, vaporisant beaucoup de matière qui se refroidirait ensuite et se condenserait en poussière chaude, et ce nuage était ce qui émettait la lumière infrarouge.

Des planètes entières entrent en collision. Je dois encore me rappeler que des choses comme ça sont réelles.

Fait intéressant, deux grandes baisses ont été observées dans la luminosité de la lumière visible de l’étoile, séparées d’environ 142 jours à peu près au même moment où la luminosité IR a augmenté. Les astronomes attribuent cela au nuage de poussière lui-même passant entre l’étoile et nous, bloquant sa lumière. Si c’est la période orbitale du nuage de poussière, cela signifie que les objets sont entrés en collision à environ 90 millions de km de l’étoile – un peu moins que la distance de Vénus à notre Soleil – et compte tenu du temps qu’il a fallu à l’étoile pour s’assombrir et s’éclaircir à nouveau, le nuage est énorme, au moins 3 millions de km de diamètre.

Et, en fait, il est probablement beaucoup plus grand. Si l’orbite du nuage est inclinée vers notre ligne de visée, cela signifie que seul le bord de celui-ci a coupé l’étoile, de sorte que la taille réelle pourrait être bien plus grande que supposée. En fait, le type de matériau vu ne représente généralement qu’une fraction du matériau total explosé lors d’un tel événement, il pourrait donc y avoir beaucoup plus dans ce nuage que ce que l’on voit.

Compte tenu de la taille minimale et de la luminosité de l’émission infrarouge, les astronomes estiment que la poussière générée lors de l’impact était suffisante pour créer un seul objet de 400 à 600 km de diamètre. C’est énorme; la taille de Vesta, le deuxième plus gros objet de notre ceinture d’astéroïdes, et encore une fois c’est un minimum. Les objets qui sont entrés en collision auraient pu être de la taille d’une planète.

Incroyable. À des centaines d’années-lumière de distance, deux objets planétaires se sont percutés à une vitesse pouvant atteindre des dizaines de milliers de kilomètres à l’heure, et l’explosion catastrophique de matière qui en a résulté a expulsé 100 quadrillions de tonnes de poussière. Au moins.

Nous avons déjà vu des preuves de telles choses, mais c’est la première fois qu’un nuage de débris est vu transiter par l’étoile, ce qui permet de calculer la taille et la masse du nuage. C’est phénoménal. Malheureusement, sans Spitzer, il n’est pas clair si de telles choses peuvent être suivies; James Webb est susceptible d’être extrêmement sursouscrit tel quel, et observer le même objet encore et encore assez souvent pour attraper un tel événement semble être quelque chose que le comité d’allocation des télescopes JWST nierait probablement. J’aimerais aussi voir plus de petits télescopes infrarouges dans l’espace, afin que nous puissions faire des choses précises comme JWST et encore faire plus de trucs d’enquête comme observer les collisions planétaires comme celles que j’ai vues dans les films quand j’étais enfant.

Parce qu’ils arrivent vraiment. Et nous pouvons en apprendre beaucoup sur la façon dont les systèmes solaires comme le nôtre et d’autres se forment en les observant.

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