Découverte de structures énigmatiques

"Nous sommes restés sans voix lorsque nous avons vu cette image pour la première fois dans la salle de contrôle de l'observatoire au Chili", se souvient Christian Thalmann de l'Institut d'astronomie de l'ETH Zurich, qui est également membre du Pôle de recherche national PlanetS et un Marie Curie Fellow. Avec ses collègues d'une équipe internationale, il a observé avec le télescope géant VLT de l'Observatoire européen austral (ESO) l'objet AU Microscopii, une jeune étoile située dans notre voisinage cosmique, à "seulement" 23 années-lumière. Les astronomes savent depuis des années qu'AU Mic est entourée d'un disque de poussière. Mais grâce à un instrument récemment installé, appelé SPHERE, ils ont pu pour la première fois résoudre clairement la partie intérieure du disque.

L'image étonnante montrait cinq structures en forme d'arc à différentes distances de l'étoile, comparables à des vagues sur une surface d'eau. "Personne ne s'attendait à trouver des structures aussi nettes, étendues et détaillées", explique Christian Thalmann : "Certains membres de l'équipe ont d'abord cru que l'observation avait été brouillée par une maladresse".

Un rythme effréné

La surprise a été encore plus grande lorsque les chercheurs ont comparé leurs nouvelles images avec les données du télescope spatial Hubble des années 2010 et 2011. Certaines structures en forme de vagues ou d'arcs s'y laissaient déjà deviner. "Nous avons donc pris contact avec les auteurs de cette étude et avons retravaillé ces données ensemble", raconte le chercheur de l'ETH. L'équipe a ainsi pu retracer l'évolution des structures sur cinq ans. Il s'est avéré que les arcs s'éloignent de l'étoile à une vitesse inattendue, allant jusqu'à 40'000 kilomètres par heure. Elles ne peuvent donc pas se trouver sur des orbites fermées autour d'AU Mic, mais sont carrément éjectées du système, comme l'équipe internationale autour du premier auteur Anthony Boccaletti de l'Observatoire de Paris le rapporte maintenant dans la revue "Nature".

"Nous ne savons pas encore quel phénomène nous observons ici et comment il se produit", précise Christian Thalmann. Il est possible qu'une planète qui n'a pas encore été découverte et le fait qu'AU Mic soit une étoile extraordinairement active jouent un rôle important. On suppose généralement que les disques de poussière comme celui qui entoure AU Mic proviennent d'une "ceinture d'astéroïdes" dans laquelle des blocs de roche se brisent par collisions en débris de plus en plus fins. La poussière fine qui en résulte est soufflée vers l'extérieur par le vent stellaire et forme ainsi un disque étendu. "Mon hypothèse est maintenant que la ceinture d'astéroïdes a été déformée en une forme irrégulière par une planète, de sorte que certaines des collisions se produisent au-dessus ou au-dessous du plan du disque", explique le chercheur de l'ETH. "Si des éruptions particulièrement fortes de l'atmosphère de l'étoile rencontrent ces parties de la ceinture d'astéroïdes, elles pourraient emporter avec elles une charge concentrée de poussières de collision. Nous pourrions alors les observer sous forme de structures locales au-dessus du plan du disque".

Grâce à des observations de suivi régulières, les chercheurs espèrent surveiller la poursuite du mouvement et de l'évolution des structures et obtenir des informations supplémentaires sur la disposition spatiale et la composition chimique de la poussière, afin de comprendre ce phénomène énigmatique. "Et si une planète non découverte jusqu'à présent devait effectivement faire partie du puzzle, nous espérons bien sûr la trouver également", déclare Christian Thalmann.