La découverte de particules de glace d’eau dans la ceinture de Kuiper gelée d’une autre étoile représente une avancée majeure dans notre compréhension de la formation des exoplanètes.
ce disque de débris extraterrestre, similaire à la ceinture de Kuiper de notre système solaire, est probablement rempli de comètes, de planètes naines et de nombreuses particules de glace d’eau issues de collisions entre corps plus importants. Ce disque est constitué des restes d’un disque plus vaste qui entourait autrefois l’étoile HD 181327 et a probablement donné naissance à des planètes. Il est important de noter qu’aucune planète n’a été détectée dans cette région jusqu’à présent.
La présence d’eau, l’une des molécules les plus courantes de l’univers, dans le disque de débris de HD 181327 n’est pas une surprise.Des exocomètes ont déjà été détectées autour d’autres étoiles. Dans notre système solaire, les comètes proviennent de la ceinture de Kuiper et du nuage d’oort, des régions froides et glacées. Les exocomètes doivent donc avoir une origine similaire.Bien que l’existence et l’imagerie de disques de débris autour d’autres étoiles soient connues depuis la découverte de disques de débris autour de Véga et de bêta Pictoris par le satellite astronomique infrarouge (IRAS), aucun instrument n’avait permis de détecter la glace d’eau à l’intérieur de ces disques jusqu’à présent.
Grâce au télescope spatial James Webb (JWST) et à son spectromètre proche infrarouge (NIRSpec), des astronomes ont étudié le disque de débris autour de HD 181327. L’étoile et son disque de débris ont déjà fait l’objet de nombreuses études. Situés à 155,6 années-lumière, ils ne sont âgés que de 18,5 millions d’années, ce qui est extrêmement jeune comparé à l’âge de notre soleil (4,6 milliards d’années). L’étoile est de type F, ce qui signifie qu’elle est un peu plus chaude et légèrement plus massive que notre soleil.
Le NIRSpec a détecté la signature de l’eau dans le spectre de HD 181327, principalement à une longueur d’onde de 3 microns (millionièmes de mètre), avec un pic à 3,1 microns. Ce pic dans le spectre,appelé « pic de Fresnel »,est causé par la réfraction de la lumière par des particules de glace d’eau de quelques millimètres seulement. Leur taille est similaire à celle des particules glacées des anneaux de Saturne, et la glace est probablement gelée autour de grains de poussière interplanétaire.
« En gros, nous avons détecté un réservoir de glace d’eau »,
a déclaré un chercheur.
Ce réservoir de glace d’eau pourrait jouer un rôle essentiel dans le développement de tout système planétaire autour de HD 181327. Les planètes géantes gazeuses, par exemple, se forment au-delà d’une limite appelée la ligne des neiges, qui correspond à la distance d’une étoile où les températures sont suffisamment basses pour que les matériaux de formation planétaire contiennent de la glace d’eau. La glace d’eau aide les matériaux à s’agglomérer en une sorte de bouillie géante qui peut former la base d’un noyau planétaire rocheux important, lequel peut ensuite attirer du gaz pour former l’atmosphère étendue d’une planète géante.
L’eau présente sur les planètes telluriques comme la Terre a probablement été apportée par des astéroïdes et/ou des comètes formés au-delà de la ligne des neiges et riches en glace d’eau. La découverte de glace d’eau dans le disque de débris de HD 181327 signifie donc que les matériaux nécessaires au développement de planètes en orbite autour de l’étoile sont présents, même si aucune planète n’a encore été détectée dans ce système.
« La présence d’un réservoir de glace d’eau dans la ceinture de planétésimaux autour de HD 181327 offre la possibilité d’apporter de l’eau aux planètes voisines »,
a déclaré un chercheur.
« Mais nous ne savons pas quelle quantité de glace d’eau pourrait finalement être apportée aux planètes du système. »
a ajouté le chercheur.
Il est tentant d’établir des comparaisons entre notre ceinture de Kuiper et le disque de débris de HD 181327. Il faut cependant se méfier des comparaisons trop littérales, car nos connaissances sur ces deux ceintures glacées et sur leurs relations sont encore lacunaires. Néanmoins,nous pouvons tirer quelques conclusions générales.
« La présence de glace d’eau dans un disque de débris autour d’une étoile aussi jeune suggère que les planétésimaux glacés peuvent se former relativement rapidement. Il est donc possible que les corps glacés de notre propre ceinture de Kuiper se soient formés tôt dans les régions extérieures froides du système solaire »,
a expliqué un scientifique.
Leur existence précoce pourrait alors avoir contribué au développement des planètes du système solaire.
Cependant,le disque de formation planétaire autour de HD 181327 s’est maintenant dissipé,et toutes les planètes présentes se seront déjà formées. De plus, les observations du JWST montrent comment la région intérieure du disque de débris est érodée par la lumière ultraviolette de l’étoile. L’intensité de la raie spectrale de la glace d’eau au bord intérieur du disque de débris, entre 80 et 90 unités astronomiques (soit 80 à 90 fois la distance Terre-Soleil), suggère que la glace d’eau ne représente que 0,1 % de la masse totale de cette partie du disque. Plus loin,entre 90 et 105 unités astronomiques,la fraction massique de la glace d’eau passe à 7,5 %,et entre 105 et 120 unités astronomiques,elle culmine à 21 %,là où il fait le plus froid. Le pic de Fresnel se situe d’ailleurs entre 90 et 105 unités astronomiques.
que se passe-t-il donc ? La lumière ultraviolette de l’étoile est capable de vaporiser la glace d’eau, mais quelque chose semble la reconstituer, sinon la glace d’eau du disque de débris se serait déjà érodée.
Cette reconstitution provient probablement de collisions entre des planètes naines, des noyaux cométaires, des micrométéoroïdes et autres débris qui se cachent dans l’obscurité du disque de débris. Chaque impact projette davantage de poussière et de grains de glace dans l’espace, et chaque impact important envoie une pluie de fragments tourbillonnants.S’il y a suffisamment de poussière,elle pourrait également protéger la glace d’eau de la lumière ultraviolette de l’étoile. La poussière déjà détectée comprend des grains d’olivine et de sulfure de fer.
Parallèlement,l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA),un radiotélescope situé au chili,a détecté du monoxyde de carbone dans le disque de débris,qui pourrait également avoir été libéré dans l’espace par des collisions entre des corps glacés. De plus, le NIRSpec du JWST a trouvé des preuves provisoires de la présence de dioxyde de carbone dans la région du disque située entre 105 et 120 unités astronomiques de l’étoile, bien que cela doive encore être confirmé. Une deuxième raie spectrale de la glace d’eau, à 4,5 microns, a également été détectée par le JWST dans la région située entre 105 et 120 unités astronomiques, ce qui indique que cette partie extérieure du disque de débris pourrait être la plus riche en substances volatiles : des gaz ayant de faibles points d’évaporation.
Maintenant que le JWST a démontré sa capacité à détecter la glace d’eau dans les systèmes exoplanétaires, nous pouvons nous attendre à des découvertes plus nombreuses à l’avenir.
Découverte d’Eau Glacée Autour d’une Étoile Lointaine : Une Révolution pour la Formation des Planètes
Introduction
La découverte de glace d’eau dans la ceinture de Kuiper gelée d’une autre étoile marque une étape majeure dans la compréhension de la formation des exoplanètes. Le télescope spatial James Webb (JWST) a permis d’identifier la présence d’eau dans le disque de débris de l’étoile HD 181327, remettant en question notre compréhension des systèmes planétaires.
FAQ : Questions et Réponses
Qu’est-ce qui a été découvert ?
De la glace d’eau dans le disque de débris autour de l’étoile HD 181327.
Qu’est-ce qu’un disque de débris et à quoi sert-il ?
Un disque de débris est une région composée de restes de la formation planétaire. Il contient des comètes, des planètes naines et de la poussière. Il est similaire à la ceinture de kuiper de notre système solaire.
Pourquoi est-ce critically important ?
Cette découverte soutient la théorie de la présence d’eau sur les planètes telluriques et de l’importance de la glace d’eau dans le développement des systèmes planétaires.
Comment l’eau a-t-elle été détectée ?
Grâce au spectromètre proche infrarouge (NIRSpec) du JWST, qui a détecté la signature de l’eau dans le spectre de HD 181327.
Qu’est-ce qu’un « pic de Fresnel » ?
Le pic de Fresnel est une réfraction de la lumière par les particules de glace d’eau.
Quelle est l’âge de l’étoile HD 181327 ?
18,5 millions d’années.
Où se trouve le disque de glace d’eau ?
Entre 80 et 120 unités astronomiques de l’étoile.
Comment l’eau glacée est-elle maintenue dans le disque de débris ?
Par des collisions entre les corps glacés et par la présence de poussière qui la protège de la lumière ultraviolette.
Quels autres éléments ont été détectés ?
Du monoxyde de carbone et, de manière provisoire, du dioxyde de carbone.
Qu’est-ce que cela signifie pour la formation des planètes ?
La présence de glace d’eau suggère que les planétésimaux glacés peuvent se former rapidement et pourraient avoir contribué au développement des planètes.
Comparaison des Données Clés
| caractéristique | HD 181327 | Système Solaire (Ceinture de Kuiper) |
| :———————– | :—————————————- | :———————————— |
| Type d’objet | Disque de débris | Ceinture de Kuiper |
| Composants principaux | Glace d’eau, comètes, planètes naines | Comètes, planètes naines, corps glacés |
| Distance à l’étoile | 80-120 UA | Variable |
| Âge de l’étoile | 18,5 millions d’années | 4,6 milliards d’années |
| Détection de l’eau | Confirmée par JWST | Présumée |
| Autres éléments détectés | Monoxyde de carbone, dioxyde de carbone | Inconnus |
