25 secondes. Il n’en faut pas plus à cette étonnante naine blanche pour faire un tour complet sur elle-même. Un record ! Le tout grâce à une compagne plus grosse qu’elle et à un mécanisme étrange qualifié d’« hélice magnétique ».
Une naine blanche, c’est une étoile qui a brûlé tout son carburant. Après avoir perdu ses couches externes, elle continue de rétrécir et de refroidir pendant des millions d’années. Et J0240+1952 est l’une d’entre elles. De la taille de notre Terre environ, mais 200.000 fois plus massive. Mais ce qui la rend vraiment particulière, c’est son incroyable vitesse de rotation. Alors que notre planète tourne sur elle-même en 24 heures, cette étoile naine blanche le fait en seulement… 25 secondes !
Les chercheurs de l’université de Warwick (Royaume-Uni) expliquent cette vitesse extrême par la présence, à proximité de J0240+1952, d’une autre étoile. La naine blanche, en effet, aspire de la matière de sa compagne. Un plasma qui tombe à grande vitesse sur son équateur et lui fournit la formidable énergie qui alimente sa rotation.
Des « hélices magnétiques » plein le ciel ? C’est d’ailleurs ce plasma qui a permis aux astronomes de mesurer la vitesse de rotation de J0240+1952. À un moment dans son histoire, l’étoile a développé un fort champ magnétique. Résultat, une grande partie du plasma aspiré est en fait propulsé vers l’espace à quelque 3.000 km/s. Le reste s’écoule vers les pôles magnétiques de la naine blanche. Formant des points brillants et provoquant des pulsations identifiables dans la lumière qui nous parvient. À condition de recourir aux plus sensibles de nos instruments.
En quelque 70 ans d’observations, c’est seulement la deuxième fois que les chercheurs notent ce phénomène dit d’« hélice magnétique ». Mais la première fois qu’ils peuvent réellement confirmer la grande vitesse de rotation de la naine blanche. « Sur la base de notre première observation, nous avions construit un modèle. Il prévoyait que la naine blanche devait tourner très rapidement. Cette deuxième observation le confirme », s’enthousiasme Tom Marsh, physicien, dans un communiqué. De quoi envisager désormais ce mécanisme d’« hélice magnétique » comme une propriété générique des systèmes binaires à naine blanche réunissant certaines conditions.
La taille de certaines étoiles présentes dans l’univers impressionne comparée à celle, modeste, du Soleil. La masse d’autres astres est également étonnante (une grosse étoile n’est pas nécessairement très massive et vice versa). Voici les cas les plus remarquables connus des astronomes.
Il y a tellement d’étoiles dans l’univers qu’il est impossible de toutes les connaître. D’ailleurs, on ne sait même pas combien il y en a exactement dans notre galaxie. Pour les astronomes, il est plutôt question d’évaluer leur masse en prenant pour référence celle du Soleil : 1,98892 x 1030kg, soit 333.000 fois celle de la Terre ou 1.048 fois celle de Jupiter. Par exemple, la Voie lactée a une masse estimée à environ 240 milliards de fois celle du Soleil.
De type naine jaune, le Soleil est une étoile aux dimensions relativement modestes. Son diamètre est de 1,392 million de kilomètres, soit 109 fois celui de la Terre. Il faudrait environ 1,3 million de planètes semblables à la nôtre pour le remplir intégralement. À noter enfin que notre étoile représente à elle seule 99,86 % de la masse totale du Système solaire.
En matière d’étoile, il y a donc deux sortes de colosses : les géantes et les massives.
VY Canis Majoris ou UY Scuti : quelle est l’étoile la plus grosse ?
Il n’y a pas si longtemps, c’était VY Canis Majoris qui détenait le record. La taille de cette étoile, située dans notre Galaxie, à quelque 5.000 années-lumière de la Terre, en direction de la constellation du Grand Chien, a été revue à la baisse : entre 1.420 et 1.540 fois celle du Soleil, soit tout de même près de 2 milliards de km de diamètre, 13 fois la distance entre la Terre et le Soleil.
VY Canis Majoris a été détrônée par une autre supergéante rouge : UY Scuti (à 9.500 années-lumière dans la constellation de l’Écu de Sobieski) ; 1.700 fois plus grande que le Soleil, elle pourrait s’étendre jusqu’à Saturne si on la mettait au centre du Système solaire !
Mu Cephei ou Erakis, « l’Étoile grenat »
Environ 1.200 fois plus grande que le Soleil, Mu Cephei ou Erakis – surnommée « l’Étoile grenat » par William Herschel – est quant à elle célèbre pour être visible dans cette couleur et sans instrument, au sein de la constellation de Céphée, à quelque 5.200 années-lumière.
Eta Carinae et les étoiles de l’amas R136, des étoiles très massives
Bien que moins grandes, les étoiles très massives impressionnent par leur ardeur et leur vigueur. L’un des cas extrêmes les plus connus dans notre Galaxie est celui d’Eta Carinae, à 7.500 années-lumière de la Terre ; 120 fois plus massive que le Soleil pour 250 fois sa taille, cet astre est un million de fois plus brillant que notre étoile. Elle était sans doute encore plus massive dans sa jeunesse, mais en vieillissant, elle n’arrête pas de perdre du poids : environ 500 masses terrestres par an. Elle n’est pas loin d’exploser à présent, ce qui promet un spectacle céleste extraordinaire dans un futur relativement proche.
Plus colossales encore sont celles qui figurent dans l’amas R136, au sein de la nébuleuse de la Tarentule dans la galaxie naine du Grand Nuage de Magellan, à environ 170.000 années-lumière de la Terre. Neuf de ces jeunes étoiles affichent une masse 100 fois supérieure à celles du Soleil. Ensemble, elles sont 30 millions de fois plus brillantes que ce dernier ! Avec 250 fois la masse du Soleil, R136a1 est de loin l’étoile la plus massive connue. Actuellement, elle brille autant que 10 millions de soleils ! Les astronomes s’interrogent sur les processus qui ont pu engendrer un tel gigantisme, car les limites théoriques sont de 150 masses solaires.
En attendant de savoir si l’Homme pourra coloniser les mondes de Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche de nous, une équipe de scientifiques de l’université de Sydney veut mettre au point un satellite spécifique conçu pour détecter et localiser les mondes habitables d’Alpha du Centaure, un système à trois étoiles.
En attendant que le projet de la Nasa d’envoyer une sonde à destination d’Alpha du Centaure, à l’horizon 2069, se matérialise, une équipe de scientifiques de l’Université de Sydney, en partenariat avec le projet Breakthrough Initiative, Saber Astronautics en Australie et le JPL, a présenté leur satellite d’observation d’Alpha du Centaure. Toliman, c’est son nom, a pour mission de découvrir des planètes potentiellement habitables, à ne pas confondre avec des planètes habitées, autour de cette étoile connue pour être la plus proche de la Terre, à seulement 4,3 années-lumière. Aucune date de lancement n’a été communiquée.
Le but de ce satellite est de découvrir des planètes dites boucles d’or (en anglais Goldilocks planet), c’est-à-dire des planètes qui évoluent dans la zone d’habitabilité de leur étoile. Il s’agit de la région autour de l’étoile dans laquelle de l’eau peut exister à l’état liquide à la surface d’une planète et où les conditions physiques (température en particulier) sont compatibles avec l’existence de la vie, du moins sous la forme que nous lui connaissons. Les scientifiques sont donc convaincus que Proxima Centauri b — l’exoplanète potentiellement habitable la plus proche de notre Système solaire (forcément) qui tourne autour de Proxima du Centaure, une des trois étoiles du système triple Alpha du Centaure — n’est pas la seule de ce système triple.
Du fait de cette proximité, « ces planètes voisines sont celles où nous avons les meilleures perspectives pour trouver et analyser les atmosphères, la chimie de surface et peut-être même les empreintes digitales d’une biosphère — les signaux provisoires de la vie », souligne le professeur Tuthill, responsable du projet. L’autre intérêt de découvrir des planètes habitables proches de nous s’explique aussi parce que ces mondes « sont les destinations où l’humanité fera ses premiers pas dans l’espace interstellaire à l’aide de sondes robotiques futuristes à grande vitesse », précise Pete Klupar, de Breakthrough Watch.
Un motif floral pour découvrir des planètes habitables Pour découvrir des planètes, le satellite Toliman utilisera la méthode dite des vitesses radiales qui consiste à mesurer la position de façon extrêmement précise de la position de l’étoile dans le ciel dont l’orbite sera très légèrement perturbée s’il y a une planète en orbite autour de l’étoile.
Présentée ainsi, cette méthode peut paraitre simple, mais cette mesure nécessite un « bond technologie dans la mesure de précision », précise Pete Klupar. Au cœur de la mission se trouve le déploiement d’un nouveau type de télescope qui utilise une lentille pupillaire diffractive. Ce miroir diffuse la lumière des étoiles capturée par les étoiles voisines dans un motif floral complexe qui, paradoxalement, facilite la détection des perturbations de leurs mouvements qui sont les signes révélateurs des planètes en orbite.
(130) Électre était déjà connu pour être entouré de deux satellites. De nouvelles observations du système ont révélé un troisième compagnon, ce qui en fait l’astéroïde ayant le plus de satellites identifiés à ce jour.
(130) Électre est un astéroïde orbitant dans la partie externe de la ceinture principale, entre 370 et 566 millions de kilomètres du Soleil. Il a été découvert le 17 février 1873 par Christian Peters depuis l’observatoire Litchfield de l’Hamilton College, à Clinton, dans l’État de New York (États-Unis).
Ce petit corps à la forme assez irrégulière, nommé d’après le personnage homonyme de la mythologie grecque, mesure 262 × 205 × 164 kilomètres, ce qui en fait un des plus gros astéroïdes de la ceinture principale. Il a un spectre de type G et donc probablement une composition semblable à celle de Cérès. Des signatures spectrales de composés organiques ont été observées à la surface d’Électre et elle présente des signes d’altération aqueuse.
Un astéroïde déjà connu pour être accompagné Plus de 400 planètes mineures (astéroïdes, transneptuniens et autres petits corps non cométaires) sont connues à ce jour pour avoir au moins un satellite.
Un premier satellite fut découvert autour d’Électre le 15 août 2003 par une équipe d’astronomes dirigée par William J. Merline à l’aide du télescope Keck II de l’observatoire du Mauna Kea à Hawaï. Ce petit compagnon, désigné provisoirement S/2003 (130) 1, est le plus grand et le plus externe d’Électre. Il mesure de l’ordre de six kilomètres et fait le tour de son hôte en 5,3 jours à une distance moyenne de 1.298 kilomètres.
Un deuxième satellite, S/2014 (130) 1, fut découvert autour d’Électre le 6 décembre 2014 par Bin Yang et ses collaborateurs en utilisant le système d’optique adaptative Sphere sur le télescope Melipal (UT3) du Very Large Telescope à Cerro Paranal, au Chili. Ce troisième membre du système mesure environ deux kilomètres et se trouve à 498 kilomètres d’Électre, autour duquel il orbite en 1,3 jour.
Des observations dans le proche infrarouge avaient montré que S/2003 (130) 1 et S/2014 (130) 1 présentent un spectre similaire à celui d’Électre. Ces observations soutiennent l’hypothèse que les satellites d’Électre seraient des fragments de l’astéroïde éjectés par une collision.
Jamais deux sans trois ? D’autres observations avec VLT-SPHERE, effectuées entre le 9 et le 31 décembre 2014, viennent de révéler un troisième compagnon d’Électre, auquel n’a pas encore été attribué de désignation officielle (ce devrait normalement être S/2014 (130) 2). Ce nouveau satellite, dont la découverte a été annoncée le 6 novembre 2021 par les astronomes Anthony Berdeu, Maud Langlois et Frédéric Vachier, mesure 1,6 kilomètre de diamètre. Il orbite à 345 kilomètres d’Électre et en fait le tour en 0,7 jour.
Cette découverte fait d’Électre le premier système astéroïdal quadruple découvert et imagé dans la ceinture principale. Les seuls corps connus pour avoir plus de compagnons sont la planète naine Pluton, qui en a cinq, et les quatre planètes géantes, c’est-à-dire Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, dont on connaît respectivement 79, 82, 27 et 14 satellites.
Reste-t-il encore d’autres compagnons à découvrir autour d’Électre ? Seules des observations encore plus poussées, et pourquoi pas un jour une sonde spatiale, pourront nous le dire.
Les ondes gravitationnelles sont la marque laissée dans l’espace-temps d’événements cosmiques extrêmes. Des astronomes viennent d’ajouter pas moins de 35 détections de nouvelles ondes gravitationnelles à un catalogue qui en compte désormais 90. De quoi, peut-être, enfin percer les secrets d’objets aussi étranges et fascinants que les trous noirs et les étoiles à neutrons.
Lorsque des trous noirs ou des étoiles à neutrons entrent en collision, l’impact fait comme trembler jusqu’à l’espace-temps. Un peu comme lorsque l’on jette un gros caillou dans une flaque d’eau. Il se forme une onde. Une onde gravitationnelle. Un phénomène détecté pour la première fois il y a quelque cinq années maintenant. Et aujourd’hui, une équipe annonce avoir observé pas moins de 35 nouvelles de ces ondes gravitationnelles. Un record portant le nombre total des détections à 90 !
Les astronomes de l’OzGrav (ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery) rapportent que les observations ont eu lieu entre novembre 2019 et mars 2020. Parmi ces ondes gravitationnelles, quelques-unes se font remarquer. GW191219_163120, par exemple, résulte de la collision entre un trou noir et l’une des étoiles à neutrons les moins massives jamais découverte. GW191204_171526 marque la fusion de deux trous noirs dont un tourne à la verticale. GW191129_134029, de son côté, est née de la rencontre de deux trous noirs dont la masse totale ne dépasse pas 18 fois celle de notre Soleil. Alors que GW200220_061928 s’est formée à partir de trous noirs d’une masse supérieure à 145 fois celle de notre Étoile.
Au total, les chercheurs ont dénombré 32 ondes gravitationnelles créées par des collisions de trous noirs et deux issues de collisions entre un trou noir et une étoile à neutrons. La dernière des 35 nouvelles observées reste encore un mystère. L’objet le plus léger de la collision qui lui a donné naissance, en effet, semble trop lourd pour être une étoile à neutrons, mais trop léger pour être un trou noir.
Percer les secrets des paires de trous noirs et d’étoiles à neutrons « Un tel éventail de propriétés, c’est fascinant, remarque Isobel Romero-Shaw, chercheur à l’université Monash (Australie), dans un communiqué d’OzGrav. Des propriétés telles que les masses et les rotations de ces paires peuvent nous dire comment elles se forment — si les objets ont d’abord évolué séparément ou s’ils sont issus de paires d’étoiles, par exemple. La diversité de nos observations soulève des questions intéressantes sur l’origine de ces paires de trous noirs et d’étoiles à neutrons ».
D’autant que la multiplication des détections permet aux scientifiques non seulement d’examiner les propriétés individuelles des paires observées, mais aussi d’envisager maintenant d’étudier ces événements cosmiques en tant que population. De quoi commencer à comprendre les tendances et propriétés globales de ces objets extrêmes. Les chercheurs ont ainsi déjà analysé les distributions de masse et les caractéristiques de rotation pour tenter de les lier aux lieux de formation de ces paires d’objets extrêmes. « Il y a des caractéristiques que nous voyons dans ces distributions que nous ne pouvons pas encore expliquer, ouvrant des questions de recherche passionnantes à explorer à l’avenir », confie Shanika Galaudage, chercheur également à l’université Monach.
Les astronomes rappellent que rien de tout cela ne serait possible sans une coopération internationale de haut niveau et la mobilisation des observatoires Ligo (États-Unis), Virgo (Italie) et Kagra (Japon). Sans une amélioration continue des détecteurs aussi qui permet, au fil des mois, d’augmenter la sensibilité des instruments. Avec l’espoir, un jour, de capter les ondes gravitationnelles créées par des étoiles explosant en supernova. Une quatrième session d’observation devrait être lancée en août 2022. En attendant, les chercheurs continueront à travailler sur les données déjà recueillies avec pour objectif, entre autres, de peut-être découvrir de nouveaux types d’ondes gravitationnelles.
C’est presque de la science-fiction et on se demande si l’on ne va pas assister au premier pas de la réalisation des prophéties d’Arthur Clarke et Gerard O’Neill. Une mission lunaire de la Nasa devrait forer le sol lunaire en 2022, aux abords des cratères du pôle Sud de notre satellite à la recherche de glace et donc d’eau pour une base lunaire permanente dans un futur proche.
La Lune comme vous ne l’avez jamais vue ! Découvrez la Lune en 4K à travers les yeux de la sonde LRO. Cette dernière, qui vient de fêter ses 10 ans, nous livre des images très détaillées de plusieurs régions de notre satellite. Ici, le cratère Tycho et les pentes de sa montagne centrale surmontée d’un rocher solitaire ; là, le vaste réseau de cratères au pôle sud, à l’intérieur du plus ancien bassin d’impact de la Lune. Un régal pour les yeux. Une balade à savourer en plein écran.
C’est presque de la science-fiction et on se demande si l’on ne va pas assister au premier pas de la réalisation des prophéties d’Arthur Clarke et Gerard O’Neill. Une mission lunaire de la Nasa devrait forer le sol lunaire en 2022, aux abords des cratères du pôle Sud de notre satellite à la recherche de glace et donc d’eau pour une base lunaire permanente dans un futur proche.
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Arthur Clarke a échoué à prédire le futur de la conquête spatiale pour le début du XXIe siècle il y a 50 ans, mais ses prédictions à ce sujet ne sont-elles pas fausses uniquement du point de vue du calendrier ? Après tout, il a tout de même déjà correctement prédit le monde des télécommunications qui est le nôtre, comme Futura l’avait rappelé le 12 mars 2019, à l’occasion des 30 ans de la naissance du Web au Cern.
Rappelons déjà que dans son roman 2001 : l’Odyssée de l’espace, Arthur Clarke situe précisément la base lunaire permanente des États-Unis dans le cratère Clavius au pôle Sud de la Lune. Ce n’est pas un hasard car on spéculait déjà dans les années 1960, sur la possibilité que de l’eau gelée, vestige d’un intense bombardement cométaire, pouvait se trouver au niveau des pôles au fond de certains cratères lunaires perpétuellement dans l’ombre et donc bien au-dessous de 0 °C depuis des milliards d’années. Cela a été confirmé par des missions lunaires comme celle de Chandrayaan-1 ou Lcross (Lunar Crater Remote Observation and Sensing Satellite) et même carrément au niveau de Clavius il y a quelques années, comme le montre la vidéo ci-dessous.
Une mission sur le sol lunaire pour 2022 Même s’il existe encore des incertitudes sur la date précise de la mission Artemis III qui marquera le grand retour des Homo sapiens sur la Lune avec les premiers pas d’une femme sur le sol lunaire, on peut raisonnablement affirmer que cela se produira à répétition au cours de la seconde moitié des années 2020. Or on sait déjà que l’alunissage est prévu dans une région du pôle Sud de notre satellite. Ce n’est évidemment pas un hasard.
Ce n’est pas non plus un hasard si la Nasa vient de faire savoir qu’une mission destinée à forer le régolite lunaire à la recherche de glace d’eau devrait bien s’élancer vers la Lune à la fin de l’année 2022 et surtout que le site d’alunissage de cette mission a été sélectionné.
C’est Nova-C, un atterrisseur développé par la société privée Intuitive Machines pour déposer des charges utiles à la surface de la Lune dans le cadre du programme Artemis, qui emportera avec lui Polar Resources Ice-Mining Experiment-1 (Prime-1). Prime-1 percera jusqu’à environ un mètre sous la surface du régolite lunaire et il mesurera avec un spectromètre de masse la quantité de glace dans l’échantillon, perdue par sublimation lorsque la glace passe d’un solide à une vapeur dans le vide de l’environnement lunaire. Des versions de la perceuse de Prime-1 et de son spectromètre de masse équiperont également Viper, un robot mobile, lointain cousin du Lunokhod russe, et qui recherchera également de la glace au pôle Sud lunaire en 2023.
Ne faisons pas durer le mystère plus longtemps, Nova-C se posera donc au niveau de la « Shackleton connecting ridge », une crête connectant les cratères Shackleton et de Gerlache. Ce dernier a été nommé en l’honneur de l’explorateur belge de l’Antarctique, Adrien de Gerlache. La Shackleton connecting ridge est prometteuse en ce qui concerne des sources de glace et donc d’eau et de carburant pour une station lunaire permanente.
De la glace et de la 4G lunaire avec Nokia ? La région est suffisamment proche du cratère Shackleton pour que l’on puisse espérer trouver de la glace en profondeur malgré le fait qu’elle soit souvent exposée aux rayons du Soleil. C’est d’ailleurs ce qui permettra à la mission de disposer de suffisamment de lumière du soleil pour alimenter les dispositifs de l’atterrisseur pour une mission d’environ 10 jours, tout en offrant également une ligne de vue dégagée vers la Terre, assurant ainsi pendant ce temps des communications constantes.
Il y a bien sûr The Regolith Ice Drill for Exploring New Terrain (Trident), la foreuse du module mais il y a aussi un petit rover développé par Intuitive Machines pouvant effectuer des excursions dans des petits cratères proches. Ce sera aussi l’occasion d’essayer des dispositifs de transmission d’images et de sons préfigurant ceux que pourront utiliser des colons lunaires sous la forme d’un réseau de communication 4G/LTE développé par Nokia pour cette mission.
Ce seront peut-être les premiers pas vers la réalisation des projets de colonies spatiales issus des travaux de Gerard Kitchen O’Neill (6 février 1927 – 27 avril 1992) qui a marqué le grand public avec un livre publié en 1976 sur les colonies spatiales et dont le titre en anglais est The High Frontier. On peut prendre connaissance de la vision du futur qu’avait O’Neill au début des années 1980 avec un autre ouvrage en accès libre sur la toile : 2081: a hopeful view of the human future.
Des explications pas trop techniques, mais avec calculs, peuvent se trouver dans un article publié en 1974 par Gerard O’Neill dans Physics Today. La construction de ces colonies repose en effet sur des matériaux extraits du sol lunaire par des colons.
De l’eau a été détectée dans la galaxie la plus massive connu de l’Univers primitif, située à près de 12,88 milliards d’années-lumière de la Voie lactée. À ce jour, c’est la détection la plus éloignée de molécules d’H20 dans une galaxie de formation d’étoiles.
L’étude du rayonnement fossile, rendue possible par les satellites WMap et Planck, nous a appris que le cosmos observable était âgé d’environ 13,7 à 13,8 milliards d’années, ce qui est du bon ordre de grandeur avec les autres estimations tirées de l’étude des amas d’étoiles et des abondances de noyaux d’uranium. Cette donnée cosmologique permet de poser des questions d’exobiologie pour tenter notamment de comprendre quelle est la place de la vie dans l’Univers, ce qui relève aussi de l’exobiologie.
On a pu douter un temps de l’existence des exoplanètes car le scénario de la naissance du Système solaire au début du XXe siècle faisait intervenir le passage rapproché d’une étoile qui aurait arraché par ses forces de marée un lambeau de matière qui, en se refroidissant, aurait donné les planètes du Système solaire. Or, un tel événement est rare dans le gaz auto-gravitant d’étoile de la Voie lactée où les collisions entre étoiles isolées sont impossibles.
Mais nous savons maintenant que les exoplanètes sont partout dans la Voie lactée et que leur formation semble quasiment aussi inévitable que celle des étoiles au moins dans notre Galaxie, mais probablement aussi ailleurs. En ce qui concerne l’apparition de la vie, sans même poser la question de la conscience et encore moins d’une civilisation technologiquement avancée, c’est encore le flou le plus total. Une des possibilités pour tenter d’y voir plus clair en ce qui concerne au moins l’inévitabilité des formes de vie similaires à celles que nous connaissons sur Terre est de tenter de découvrir la présence d’eau dans les autres galaxies et d’estimer depuis quand il peut s’en former.
De la vie tôt dans l’histoire du cosmos ? Un nouveau record vient d’être atteint à ce sujet par une équipe internationale d’astrophysiciens travaillant avec le réseau de radiotélescope Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) comme on peut s’en convaincre en lisant un article publié dans The Astrophysical Journal et en accès libre sur arXiv.
Il expose des observations faites avec Alma concernant une paire de galaxies en interaction appelée SPT0311-58 dont le décalage spectral vers le rouge indique qu’elle est vue alors que le cosmos observable était âgé d’environ 780 millions d’années, et plus précisément il y a 12,88 milliards d’années. Elles ont été commentées en ces termes par un des auteurs de la découverte, Sreevani Jarugula :
« Nous avons détecté à la fois des molécules d’eau et de monoxyde de carbone dans la plus grande des deux galaxies. L’oxygène et le carbone, en particulier, sont des éléments de première génération et, sous les formes moléculaires du monoxyde de carbone et de l’eau, ils sont essentiels à la vie telle que nous la connaissons. Cette galaxie est la galaxie la plus massive actuellement connue à haut décalage spectral vers le rouge, c’est-à-dire à l’époque où l’Univers était encore très jeune. Elle contient plus de gaz et de poussière que les autres galaxies de l’Univers primitif, ce qui nous offre de nombreuses opportunités d’observer des molécules abondantes et de mieux comprendre comment ces éléments créateurs de vie ont eu un impact sur le développement de l’Univers primitif ».
L’astrophysicienne poursuit ses commentaires dans un communiqué du National Radio Astronomy Observatory (en français Observatoire national de radioastronomie, un centre de recherche situé aux États-Unis) en expliquant que «cette étude fournit non seulement des réponses sur les lieux et les distances où de l’eau peut exister dans l’Univers, mais a également donné lieu à une grande question : comment tant de gaz et de poussière se sont-ils assemblés pour former des étoiles et des galaxies si tôt dans l’Univers ? La réponse nécessite une étude plus approfondie de ces galaxies formatrices d’étoiles et d’autres similaires pour mieux comprendre la formation et l’évolution des structures dans l’Univers primitif ».
Grâce à une nouvelle technique, une équipe d’astronomes a montré que deux planètes en orbite autour de l’étoile HD 3167 se trouvent sur des orbites perpendiculaires, celle de la planète interne étant proche du plan équatorial stellaire tandis que l’autre est sur une orbite quasi polaire. Ce résultat suggère qu’un compagnon massif reste à découvrir plus en extérieur.
Plus de 3.000 systèmes planétaires, abritant plus de 4.500 exoplanètes, sont connus à ce jour, avec des architectures très diverses : planètes plus ou moins grosses, plus ou moins proches de leur étoile, orbites plus ou moins alignées… Ces différents éléments, notamment l’alignement ou non des orbites planétaires avec l’équateur de leur étoile mais aussi entre elles au sein d’un système, peuvent être utilisés pour distinguer les scénarios d’évolution d’une étoile et de ses planètes.
Dans les scénarios de formation planétaire les plus courants, les planètes d’un système multiplanétaire se forment à l’intérieur d’un disque de gaz et de poussières. Après la dissipation du disque, les planètes devraient alors tourner autour de leur étoile dans le même plan orbital, perpendiculaire à l’axe de rotation de l’étoile. Cependant, différents mécanismes peuvent perturber ces plans orbitaux et mener les planètes sur des orbites mutuellement inclinées, par exemple des rencontres gravitationnelles entre différents corps ou la présence de compagnons extérieurs massifs dans le système.
Un système atypique… L’étoile HD 3167, une naine orange (type spectral K0, 87 % du rayon et de la masse du Soleil) de magnitude visuelle 9 (visible aux jumelles dans la constellation des Poissons) située à environ 150 années-lumière de nous, était déjà connue pour héberger trois planètes. La super-Terre HD 3167 b (1,7 fois le rayon de la Terre et 5 fois sa masse) fait le tour de l’étoile en seulement 23 heures. Les mini-Neptune HD 3167 c (3 fois le rayon de la Terre et 10 fois sa masse) et HD 3167 d (au moins 7 masses terrestres) ont pour leur part des périodes orbitales de respectivement 29,84 et 8,51 jours, avec donc la planète d qui orbite entre les deux autres.
Étonnamment, HD 3167 b et c transitent devant l’étoile, mais pas HD 3167 d. Par ailleurs, la planète c était déjà connue pour se trouver sur une orbite polaire, très inclinée par rapport à l’axe de rotation de l’étoile. Son orbite est probablement presque coplanaire avec celle de HD 3167 d, bien qu’avec une inclinaison mutuelle probablement comprise entre 2,3 et 21°. Ces éléments indiquaient ainsi déjà une histoire dynamique compliquée pour le système.
Vincent Bourrier, professeur assistant au département d’astronomie de l’Université de Genève, et ses collègues ont voulu en avoir plus, notamment sur l’orientation relative des orbites des deux planètes qui transitent. Ils ont ainsi cherché à mesurer l’orientation du plan orbital de HD 3167 b.
…qui cache un compagnon massif ? Dans leur nouvelle étude, les chercheurs expliquent qu’ils ont utilisé le télescope spatial Cheops pour affiner les éphémérides de transit de HD 3167 b et le spectrographe Espresso pour mesurer l’alignement entre son orbite et la rotation de l’étoile. Grâce à une nouvelle technique baptisée technique de l’effet Rossiter-McLaughlin « Révolutions », ils ont ainsi déterminé que HD 3167 b est parfaitement alignée avec l’étoile et que son plan orbital est donc perpendiculaire à celui de HD 3167 c !
Ces nouveaux résultats semblent confirmer la prédiction, faite en 2019, qu’un quatrième corps serait présent autour de HD 3167. Selon cette hypothèse, HD 3167 b serait restée dans le plan dans lequel elle s’est formée en raison de la proximité de son étoile, tandis que les deux mini-Neptunes, plus lointaines, ont pu se libérer de leur étoile, mais sont finalement tombées sous l’influence de ce quatrième corps, qui aurait progressivement désaligné leurs orbites. Ces résultats montrent également que les exoplanètes sur des orbites perpendiculaires, résultant d’interactions gravitationnelles avec des compagnons extérieurs, pourraient être un phénomène plus courant qu’on ne le pensait auparavant.
Pour affiner les propriétés des planètes et confirmer l’existence de ce compagnon, des observations de suivi du système par vélocimétrie, transits et imagerie directe seront nécessaires. La recherche du compagnon va se faire principalement par un suivi en vitesses radiales, voire des observations astrométriques avec Gaia. En attendant, cette étude a fourni la première détection claire de l’effet Rossiter-McLaughlin pour une planète dont le diamètre est moins du double de celui de la Terre, ce qui est prometteur pour révéler l’architecture orbitale de systèmes abritant de petites exoplanètes.
Un objet serait à la fois identifié comme une comète et un astéroïde. (248370) 2005 QN173, dont l’activité a été découverte à l’été 2021, « correspond aux définitions physiques d’une comète, […] même s’il a également l’orbite d’un astéroïde ».
Quelle est la nature de l’objet céleste (248370) 2005 QN173 ? Il serait à la fois une comète et un astéroïde, estime une équipe de scientifiques, qui a présenté ses travaux le 4 octobre 2021, lors d’un événement de l’Union américaine d’astronomie. Quelques jours plus tôt, le 3 septembre, les chercheurs ont mis en ligne une étude sur arXiv (il s’agit donc d’une prépublication, qui n’a pas été acceptée par une revue scientifique reconnue).
L’activité de (248370) 2005 QN173 a été découverte le 7 juillet dernier, dans le relevé ATLAS (« Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System », ou système d’alerte ultime d’impact d’astéroïde). Il s’agit du huitième astéroïde de la ceinture principale — une région entre les orbites de Mars et Jupiter qui contient beaucoup d’astéroïdes — dont l’activité a pu être constatée à plusieurs reprises. « La nature active et l’orbite astéroïdale de 248370 le placent parmi la classe des objets connus sous le nom d’astéroïdes actifs, qui présentent une perte de masse semblable à celle d’une comète tout en ayant des orbites astéroïdales dynamiques », écrivent les scientifiques dans leur étude.
« 248370 PEUT ÊTRE CONSIDÉRÉ À LA FOIS COMME UN ASTÉROÏDE ET UNE COMÈTE » Le comportement de (248370) 2005 QN173 observé par les auteurs suggère, selon eux, que son activité provient d’un phénomène de sublimation (passage de l’état solide à gazeux) de matériau glacé. « 248370 peut être considéré à la fois comme un astéroïde et une comète, ou plus précisément un astéroïde de la ceinture principale qui vient d’être reconnu comme étant une comète. Il correspond aux définitions physiques d’une comète, en ce sens qu’il est probablement glacé et éjecte de la poussière dans l’espace, même s’il a également l’orbite d’un astéroïde », résume l’auteur principal de l’étude, Henry Hsieh, du Planetary Science Institute, dans le communiqué relayant cette découverte. La dualité de cet objet souligne que la frontière entre astéroïde et comète peut être parfois floue.
Que sait-on de ses caractéristiques ? Le noyau de (248370) 2005 QN173 mesure 3,2 kilomètres de diamètre. Sa queue, telle que mesurée en juillet 2021, mesure plus de 720 000 kilomètres de long — un peu moins de deux fois la distance Terre-Lune, 384 400 kilomètres. Quant à l’origine de son activité cométaire, les scientifiques continuent de s’y intéresser. Chez les comètes, qui proviennent majoritairement de l’extérieur du système solaire (où il fait froid), l’activité de transformation de glace en gaz survient au moment de leur orbite où elles s’approchent du Soleil. Cela les réchauffe et forme ces queues spectaculaires (qui donnent l’impression que ces comètes « plongent » vers la Terre, quand on a la chance d’en voir une). Les astéroïdes de la ceinture principale, eux, sont vraisemblablement dans l’intérieur du système solaire (plus chaud) depuis 4,6 milliards d’années : on suppose donc que toute la glace qu’ils auraient pu contenir a été éjectée depuis longtemps. Alors, comment expliquer que certains, comme (248370) 2005 QN173, présentent une activité cométaire ?
RENDEZ-VOUS EN 2026 Peut-être contiennent-ils encore de la glace. Dans le cas de (248370) 2005 QN173, il semble probable que « la sublimation [soit] un moteur principal de son activité », même si les auteurs préfèrent ne pas exclure d’autres possibilités. Si ce scénario était vrai, ces objets représenteraient une opportunité de vérifier une hypothèse : celle selon laquelle une importante partie de l’eau présente sur Terre aurait été apportée par des impacts d’astéroïdes venus de la ceinture principale, lorsque notre planète s’est formée.
Les scientifiques proposent de surveiller étroitement (248370) 2005 QN173 lors de son prochain passage au périhélie, c’est-à-dire le point de sa trajectoire qui l’approche le plus du Soleil. Cela aura lieu le 3 septembre 2026, avec une possibilité d’observer l’astéroïde dès le mois de février depuis l’hémisphère sud. « La surveillance pendant cette période sera extrêmement précieuse pour confirmer davantage la nature récurrente de l’activité de 248370 », concluent les auteurs.
L’exoplanète lointaine WASP-127b suscite un grand intérêt pour les chercheurs en raison de ses caractéristiques hors du commun, dont notamment une hypothétique épaisse couche nuageuse. Récemment, une équipe internationale d’astronomes a pu confirmer la présence de ces nuages sur l’exoplanète, puis est parvenue à mesurer leur altitude avec une précision sans précédent.
En combinant les données d’un télescope spatial et d’un télescope terrestre, l’équipe a pu révéler la structure supérieure de l’atmosphère de la planète. Cela ouvre la voie à des études similaires sur de nombreux autres mondes lointains. L’étude a été présentée lors du Congrès scientifique Europlanet 2021 par le Dr Romain Allart.
WASP-127b, située à plus de 525 années-lumière, est une « Saturne chaude » — une planète géante de masse similaire à Saturne qui orbite très près de son étoile. L’équipe a observé la planète passer devant son étoile hôte afin de détecter les motifs qui s’incrustent dans la lumière de l’étoile lorsqu’elle est filtrée par l’atmosphère de la planète et altérée par ses constituants chimiques.
Combiner observations infrarouges et mesures en lumière visible En combinant les observations infrarouges du télescope spatial Hubble (HST) de l’ESA/NASA et les mesures en lumière visible du spectrographe ESPRESSO du Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral au Chili, les chercheurs ont pu sonder différentes régions de l’atmosphère. Et les résultats ont apporté quelques surprises. L’Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) est le spectrographe le plus précis au monde pour les mesures de vitesse radiale, une méthode permettant de détecter les exoplanètes.
Tout d’abord, comme cela a déjà été constaté pour ce type de planète, les astronomes ont détecté la présence de sodium, mais à une altitude beaucoup plus basse que celle à laquelle ils s’attendaient. Deuxièmement, il y avait de forts signaux de vapeur d’eau dans l’infrarouge, mais aucun dans les longueurs d’onde visibles.
« Cela implique que la vapeur d’eau à des niveaux inférieurs est filtrée par des nuages qui sont opaques aux longueurs d’onde visibles, mais transparents dans l’infrarouge », a déclaré Allart, de l’iREx/Université de Montréal et de l’Université de Genève, qui a dirigé l’étude. Les données combinées des deux instruments ont permis aux chercheurs de réduire l’altitude des nuages à une couche atmosphérique dont la pression se situe entre 0,3 et 0,5 millibar.
« Nous ne connaissons pas encore la composition des nuages, si ce n’est qu’ils ne sont pas composés de gouttelettes d’eau comme sur Terre », a déclaré Allart. « Nous sommes également perplexes quant à la raison pour laquelle le sodium se trouve dans un endroit inattendu sur cette planète. Les études à venir nous aideront à mieux comprendre non seulement la structure atmosphérique, mais aussi WASP-127b, qui s’avère être un endroit fascinant ».
WASP-127b, une planète qui suscite un intérêt grandissant Avec une orbite complète autour de son étoile se produisant en environ quatre jours, WASP-127b reçoit 600 fois plus d’irradiation que la Terre et connaît des températures allant jusqu’à 1100 degrés Celsius. Cela « gonfle » la planète jusqu’à un rayon 1,3 fois plus grand que celui de Jupiter, avec seulement un cinquième de sa masse, ce qui en fait l’une des exoplanètes les moins denses ou les plus « pelucheuses » jamais découvertes.
La nature étendue des exoplanètes « duveteuses » les rend plus faciles à observer, et WASP-127b est donc une candidate idéale pour les chercheurs travaillant sur la caractérisation de l’atmosphère. Les observations de l’équipe avec l’instrument ESPRESSO suggèrent également que, contrairement aux planètes de notre système solaire, WASP-127b orbite non seulement dans la direction opposée à celle de son étoile, mais aussi dans un plan différent du plan équatorial.
« Un tel alignement est inattendu pour une Saturne chaude dans un vieux système stellaire, et pourrait être causé par un compagnon inconnu », a déclaré Allart. Toutes ces caractéristiques uniques font de WASP-127b une planète qui sera probablement très étudiée à l’avenir.
Une nouvelle méthode pour détecter la vapeur d’eau sur les exoplanètes lointaines « Nous proposons un nouveau cadre pour rechercher la vapeur d’eau et d’autres espèces moléculaires à haute résolution. Malgré la bonne qualité des données, nous n’avons pas détecté de vapeur d’eau. Cependant, nous avons combiné ce résultat avec une détection à basse résolution d’eau à 1,3 micron pour contraindre la présence de nuages dans l’atmosphère de WASP-127b », écrivent les chercheurs.
Selon les chercheurs, leur étude montre pour la première fois que les données visibles à haute résolution peuvent être utilisées pour différencier les exoplanètes nuageuses et non nuageuses en mesurant la teneur en eau, et peuvent également fournir des informations essentielles sur la pression de la couche nuageuse. « Le cadre développé ici pour mesurer cette teneur en eau sera appliqué à d’autres exoplanètes dans l’enquête atmosphérique ESPRESSO GTO et d’autres enquêtes, telles que l’enquête atmosphérique NIRPS GTO », ajoutent-ils.
