L’observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge (SOFIA) de la NASA confirme qu’un système planétaire voisin est très semblable au nôtre.

L’Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge, (en anglais Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, dit SOFIA), est un télescope infrarouge aéroporté et développé par la NASA et l’agence spatiale allemande. L’objectif principal de SOFIA est l’étude de la composition de l’atmosphère des planètes ainsi que de leur surface. Il est utilisé également pour étudier les comètes, la physique et la chimie du milieu interstellaire ainsi que la formation des étoiles.

Récemment, SOFIA a réalisé une étude détaillée d’un système planétaire situé à proximité. Ces recherches ont confirmé que le système voisin possède une architecture remarquablement similaire à celle de notre système solaire.

Située à une distance de 10,5 années-lumière dans l’hémisphère sud de la constellation de l’Éridan, l’étoile Epsilon Eridani (ε Eri), représente le système planétaire le plus proche autour d’une étoile semblable au Soleil.

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Illustration d’artiste du système Epsilon Eridani, montrant Epsilon Eridani b. Au premier plan (à droite), une planète de masse similaire à celle de Jupiter, orbitant autour de son étoile mère sur le bord extérieur d’une ceinture d’astéroïdes. En arrière-plan, on peut apercevoir une autre ceinture d’astéroïdes (ou de comètes) étroite ainsi qu’une ceinture extérieure de taille similaire à celle de Kuiper. La similitude de la structure du système Epsilon Eridani avec notre système solaire est remarquable, bien qu’Epsilon Eridani soit bien plus jeune que le Soleil. Crédits : NASA/SOFIA/Lynette Cook

Des recherches antérieures indiquent qu’ε Eri possède un disque de débris, le nom donné par les astronomes aux restes matériels encore en orbite de l’étoile après l’achèvement de sa construction planétaire. Les débris peuvent alors prendre la forme de gaz et de poussière, ainsi que de petits corps rocheux et glacés. Les disques de débris peuvent être larges ou continus, ou encore concentrés dans des ceintures de débris, similaires à la ceinture d’astéroïdes et à la ceinture de Kuiper, cette région située au-delà de Neptune où résident encore des centaines de milliers d’objets rocheux.

De plus, des mesures minutieuses du mouvement d’ε Eri indiquent qu’une planète possédant une masse similaire à celle de Jupiter orbite autour de l’étoile à une distance également comparable à celle de Jupiter par rapport au Soleil.

Grâce aux nouvelles images de SOFIA, Kate Su de l’Université de l’Arizona et son équipe de recherche, ont pu distinguer l’emplacement des débris chauds, comme la poussière et le gaz, dans le système d’ε Eri. Les deux modèles théoriques que l’équipe a utilisé se basaient sur des données antérieures obtenues avec le télescope spatial SPITZER de la NASA.

L’un des modèles a indiqué que la matière chaude se trouve dans deux anneaux de débris étroits, qui correspondent respectivement aux positions de la ceinture d’astéroïdes et à l’orbite d’Uranus dans notre système solaire. À l’aide de ce modèle, les chercheurs ont pu déterminer que la plus grande planète d’un système planétaire, pourrait généralement être associée à une ceinture de débris adjacente.

Le second modèle quant à lui, a attribué la matière chaude à de la poussière provenant de la zone extérieure (similaire à la ceinture de Kuiper), remplissant un disque de débris vers l’étoile centrale. Dans ce modèle, la matière chaude se trouve donc dans un large disque et n’est pas concentrée entre les anneaux d’astéroïdes. Elle n’est pas non plus associée à une planète dans la région interne.

C’est en utilisant SOFIA que Su et son équipe ont alors constaté que la matière chaude autour d’ε Eri était en réalité disposée comme le suggère le premier modèle : elle se situe dans au moins une ceinture étroite de débris, plutôt que dans un large disque continu.

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Cette illustration se base sur les observations de SPITZER concernant les parties internes et externes du système Epsilon Eridani, par rapport aux composants correspondants de notre système solaire. L’image en haute résolution, ici. Crédits : NASA/JPL/Caltech/R. Hurt(SSC)

Ces observations ont été possibles car SOFIA possède un plus grand diamètre de télescope que SPITZER, soit 2,5 mètres de diamètre par rapport au 0,85 mètre de SPITZER, ce qui a permis à l’équipe de discerner des détails trois fois plus petits que ce qui pouvait être vu avec SPITZER. De plus, la puissante caméra infrarouge de SOFIA, appelée FORCAST (Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope), a permis à l’équipe d’étudier l’émission infrarouge la plus forte de la matière chaude située autour d’ε Eri, à des longueurs d’ondes comprises entre 25 et 40 microns, qui sont donc indétectables pour les observatoires terrestres.

« La résolution spatiale élevée de SOFIA, combinée à la couverture de longueur d’onde unique et à la dynamique impressionnante de la caméra FORCAST, nous a permis d’analyser avec précision les émissions chaudes autour d’ε Eri, confirmant le modèle expliquant le placement de la matière chaude près de l’orbite de la planète », explique Su. « De plus, un objet de masse planétaire est nécessaire pour délimiter la zone de poussière de la zone extérieure, ce qui est semblable au rôle de Neptune dans notre système solaire. C’est vraiment impressionnant à quel point ε Eri ressemble à une version bien plus jeune de notre système solaire, et qu’il se soit mis en place de la même manière que le nôtre », ajoute-t-elle. L’étude a été publiée dans l’Astronomical Journal, le 25 avril 2017.

Sources : NASAAstronomical Journal

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