Communiqué de presse

Image la plus détaillée à ce jour d'un disque de poussière autour d'une étoile vieillissante

Le VLT découvre l'existence de disques autour d'étoiles âgées semblables à ceux qui entourent les étoiles plus jeunes

9 mars 2016

L'interféromètre du Très Grand Télescope de l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili a acquis l'image la plus détaillée à ce jour d'un disque de poussière autour d'une étoile âgée. Il devient pour la première fois possible de comparer de tels disques à ceux qui entourent les étoiles jeunes – et leur ressemblance est étonnante. La possibilité qu'une seconde génération de planètes se forme à partir d'un tel disque dont l'apparition coïncide avec la fin de vie d'une étoile paraît même envisageable.

A la fin de leur existence, de nombreuses étoiles s'entourent de disques stables de gaz et de poussière. Cette matière, issue de l'étoile elle-même, a été expulsée par les vents stellaires lors de la phase géante  rouge. Ces disques ressemblent à ceux qui entourent les jeunes étoiles, et à partir desquels se forment les planètes. Toutefois, les astronomes n'étaient pas encore parvenus à comparer l'un et l'autre types de disques qui se constituent au tout début et à la toute fin du cycle stellaire.

De nombreuses jeunes étoiles se situent à suffisamment grande proximité de la Terre pour que leurs disques puissent faire l'objet d'études approfondies. Tel n'est pas le cas en revanche des étoiles âgées dotées de disques, trop éloignées pour pouvoir être imagées.

La situation a toutefois récemment évolué. Une équipe d'astronomes menée par Michel Hillen et Hans Van Winckel de l'Institut d'Astronomie de Leuven en Belgique, a utilisé l'énorme potentiel de l'Interféromètre du Très Grand Télescope (VLTI) de l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili, équipé de l'instrument PIONIER et du détecteur RAPID auréolé d'une récente mise à jour.

Un système binaire âgé constitua la cible de leurs observations. Il s'agit de IRAS 08544-4431 [1], situé à quelque 4000 années-lumière de la Terre dans la constellation australe des Voiles. Ce système est composé d'une géante rouge dont une partie du contenu matériel s'est condensé en un disque de poussière, et d'une étoile normale, moins évoluée, située à proximité.

L'un des membres de l'équipe, Jacques Kluska de l'Université d'Exeter au Royaume-Uni, explique la technique utilisée : “En combinant la lumière issue de plusieurs télescopes formant l'Interféromètre du Très Grand Télescope, nous sommes parvenus à obtenir un cliché d'une incroyable netteté – voisine de celle qu'obtiendrait un télescope de 150 mètres de diamètre. La résolution atteinte est si élevée qu'elle nous permettrait de déterminer la taille ainsi que la forme d'une pièce d'un euro située à deux mille kilomètres de distance.”

L'incroyable netteté des images [2] acquises par l'Interféromètre du Grand Télescope et l'adoption d'une nouvelle technique d'imagerie capable de supprimer les étoiles centrales de l'image afin de révéler leur environnement, ont permis à l'équipe de scruter, pour la toute première fois, l'ensemble des blocs constitutifs de IRAS 08544-4431.

L'anneau fin constitue l'objet le plus important de l'image. Pour la première fois, le bord intérieur de l'anneau de poussière a pu être observé. Il matérialise parfaitement la lisière du disque de poussière : plus près des étoiles, il s'évaporerait sous l'effet des intenses rayonnements stellaires.

“Nous avons par ailleurs été surpris de découvrir l'existence d'une lueur plus faible, vraisemblablement issue d'un petit disque d'accrétion situé autour de l'étoile compagnon. Nous savions que le système était double, mais ne nous attendions pas à être en mesure d'en voir la seconde composante. L'utilisation du nouveau détecteur PIONIER nous a permis d'effectuer un bond technologique et d'observer les régions internes de ce système distant” ajoute Michel Hillen, principal auteur de cette étude.

L'équipe a découvert que les disques qui entourent les étoiles âgées sont tout à fait semblables en réalité aux disques situés autour des étoiles jeunes, à partir desquelles se forment les planètes. La possibilité qu'une seconde génération de planètes se constitue autour de ces étoiles âgées est envisagée. Elle reste toutefois à confirmer.

“Nos observations d'une part, le travail de modélisation d'autre part, ouvrent une nouvelle fenêtre d'étude de la physique de ces disques ainsi que de l'évolution stellaire au sein des système doubles. Les interactions complexes entre les binaires proches et leurs environnement poussiéreux peuvent, pour la toute première fois, faire l'objet d'un suivi spatio-temporel”, conclut Hans Van Winckel.

Notes

[1] L'appellation de cet objet indique qu'il constitue une source de rayonnement infrarouge qui fut détectée et cataloguée par le satellite IRAS dans les années 1980.

[2] La résolution du VLTI équipé des quatre Télescopes Auxiliaires avoisinait la milliseconde d'arc (1/1000ème d'1/3600ème de degré).

Plus d'informations

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé “Imaging the dust sublimation front of a circumbinary disk”, par M. Hillen et al., à paraître, sous la forme d'une Lettre, au sein de la revue Astronomy & Astrophysics.

L'équipe est composée de M. Hillen (Institut d'Astronomie, Leuven, Belgique), J. Kluska (Université d'Exeter, Exeter, Royaume-Uni), J.-B. Le Bouquin (UJF-Grenoble 1/CNRS-INSU, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, France), H. Van Winckel (Institut d'Astronomie, Leuven, Belgique), J.-P. Berger (ESO, Garching, Allemagne), D. Kamath (Institut d'Astronomie, Leuven, Belgique) et V. Bujarrabal (Observatoire Astronomique National, Alcalá de Henares, Espagne).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

Liens

• L’article de recherche
• Informations complémentaires relatives à PIONIER et au nouveau détecteur RAPID
• Photos du VLT

Contacts

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KU Leuven, Belgium
Tél: +32 16 32 70 32
Courriel: Hans.VanWinckel@ster.kuleuven.be

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Thierry Botti (contact presse pour la France)
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Marseille, France
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