Aucun objet n’est véritablement statique dans l’Univers, mais lorsqu’une ombre cosmique s’anime et commence à « battre des ailes », les astronomes s’empressent d’étudier le phénomène pour en comprendre l’origine. Pendant plus de 400 jours, le télescope Hubble a en effet observé un événement peu conventionnel : une ombre ressemblant à une paire d’ailes en mouvement, projetée par une jeune étoile depuis un disque protoplanétaire.
Le télescope spatial Hubble de la NASA a capturé une image saisissante du disque protoplanétaire autour d’une étoile naissante qui projette une énorme ombre sur un nuage plus éloigné dans une région de formation d’étoiles. La jeune étoile s’appelle HBC 672, et l’ombre a été surnommée la « Bat Shadow » (ombre de chauve-souris), car elle ressemble à une paire d’ailes. Le surnom s’est révélé étonnamment approprié, car l’équipe rapporte que l’ombre bat en réalité bien des ailes.
« L’ombre bouge. Elle bat comme les ailes d’un oiseau », déclare Klaus Pontoppidan, astronome au Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore. Le phénomène peut être provoqué par une planète tirant sur le disque et le déformant. L’équipe a été témoin du battement pendant 404 jours. Mais qu’est-ce qui a créé la Bat Shadow en premier lieu ?
« Vous avez une étoile qui est entourée d’un disque, et le disque n’est pas comme les anneaux de Saturne — il n’est pas plat. Il est bombé. Et cela signifie donc que si la lumière de l’étoile est projetée en ligne droite, elle peut continuer tout droit — elle n’est bloquée par rien. Mais si elle essaie de longer le plan du disque, elle ne sort pas et jette une ombre », explique Pontoppidan. Il suggère d’imaginer une lampe avec un abat-jour qui projette une ombre sur le mur. Dans ce cas, l’ampoule est l’étoile, l’abat-jour est le disque et le nuage est le mur. En fonction de la forme de l’ombre, le disque doit être évasé, avec un angle qui augmente avec la distance — comme une trompette.
Une planète naissante à l’origine du mouvement de l’ombre ?
Le disque — une structure circulaire de gaz, de poussière et de roche — pourrait être à peu près en forme de selle, avec deux pics et deux creux, ce qui expliquerait le « battement » de l’ombre. L’équipe suppose qu’une planète est intégrée dans le disque, avec une orbite inclinée par rapport au plan du disque. Cette planète serait la cause de la forme doublement déformée du disque en orbite et du mouvement résultant dans son ombre. « S’il n’y avait qu’une simple bosse dans le disque, nous nous attendrions à ce que les deux côtés de l’ombre s’inclinent dans des directions opposées, comme les ailes d’avion pendant un virage », indique Colette Salyk, membre de l’équipe du Vassar College.
L’ombre, qui s’étend de l’étoile à travers le nuage environnant, est si grande — environ 200 fois la longueur de notre Système solaire — que la lumière ne la traverse pas instantanément. En fait, le temps nécessaire à la lumière pour voyager de l’étoile vers le bord perceptible de l’ombre est d’environ 40 à 45 jours. Pontoppidan et son équipe calculent qu’une planète déformant le disque tournerait autour de son étoile en pas moins de 180 jours. Ils estiment que cette planète serait à peu près à la même distance de son étoile que la Terre l’est du Soleil.
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L’hypothèse peu plausible d’une étoile compagnon
S’il ne s’agit pas d’une planète, une autre explication du mouvement de l’ombre est un compagnon stellaire de masse inférieure en orbite autour de HBC 672 à l’extérieur du plan du disque, ce qui fait osciller le HBC 672 par rapport à son disque d’ombre. Mais Pontoppidan et son équipe doutent que ce soit le cas au regard de l’épaisseur du disque. Il n’y a également aucune preuve actuelle d’un compagnon binaire. Le disque est trop petit et trop éloigné pour être vu, même par Hubble. L’étoile HBC 672 réside dans une pépinière stellaire appelée la nébuleuse du Serpent, à environ 1400 années-lumière. Elle a seulement un ou deux millions d’années, ce qui est jeune en termes cosmiques.
Pour obtenir l’image couleur, Pontoppidan et son équipe ont dû observer l’ombre dans des filtres supplémentaires. Quand ils ont combiné les images anciennes et nouvelles, l’ombre semblait avoir bougé. Au début, ils pensaient que le problème était dans le traitement d’image, mais ils ont rapidement réalisé que les images étaient correctement alignées et que le phénomène était réel.
Vidéo expliquant l’observation effectuée par les chercheurs :
L'année-lumière est une unité de longueur utilisée pour exprimer
des distances astronomiques. Elle est définie par l'Union
Astronomique Internationale (UAI) comme la distance parcourue par
la lumière dans le vide pendant une année julienne (365.25 jours).
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