Les astronomes ont récemment découvert que LSPM J0207+3331, une ancienne étoile naine blanche située à environ 145 années-lumière de la Terre, continue d'accumuler des débris planétaires même si elle s'est refroidie depuis environ 3 milliards d'années. Cette étoile de la constellation du Triangle est considérée comme l’une des naines blanches les plus anciennes et les plus froides connues pour posséder un disque de poussière, et elle remet également en question la compréhension traditionnelle de l’évolution des systèmes stellaires.
La recherche a été dirigée par Érika Le Bourdais, étudiante au doctorat à l'Université de Montréal. L'équipe de recherche a initialement découvert l'étoile grâce au projet « Backyard Worlds : Planet 9 » en 2019, et a ensuite confirmé avec le télescope Keck à Hawaï que le signal infrarouge qu'elle émet est cohérent avec l'anneau de poussière, indiquant qu'une forte gravité déchire les astéroïdes pour former un disque de poussière entourant l'étoile.
Les chercheurs affirment que cette découverte montre que même si une naine blanche existe depuis des milliards d'années, des fragments planétaires, des comètes et même des planètes peuvent encore rester en orbite pendant une longue période et être perturbés et tomber dans l'étoile beaucoup plus tard.
Grâce à l'analyse spectrale, l'équipe a identifié 13 éléments lourds dans l'atmosphère de la naine blanche, dont le sodium, le magnésium, l'aluminium, le silicium, le calcium, le titane, le chrome, le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le cuivre et le strontium. Normalement, les éléments lourds se déposent rapidement dans les naines blanches riches en hydrogène, ce qui les rend difficiles à détecter, mais cette fois les résultats ont largement dépassé les attentes.
L’étude a en outre souligné que ces fragments proviendraient probablement d’un corps céleste riche en roches qui a subi une évolution en couches. Sa structure est similaire à celle de la Terre ou de Vesta, avec un noyau métallique et un manteau rocheux. En termes de composition chimique, il est assez proche des matériaux terrestres, sauf que le magnésium et le silicium sont légèrement déficients en fer, et l'absence de caractéristiques d'éléments carbonés indique que son matériau source ne contient pas de composants carbonés volatils évidents.
Le co-auteur Patrick Dufour, professeur à l'Université de Montréal, a déclaré que les naines blanches sont presque l'une des rares fenêtres à travers lesquelles les humains peuvent mesurer directement la composition des exoplanètes. Lorsque des fragments planétaires s'approchent trop près d'une étoile, ils sont déchirés par les forces de marée et contaminent l'atmosphère de l'étoile, laissant une « empreinte » chimique claire.
L’équipe a également détecté de faibles émissions de noyau de Ca II H et de raie K, ce qui en fait seulement la deuxième naine blanche contaminée isolée connue pour présenter cette signature. L'étude estime que cela pourrait signifier que des processus physiques supplémentaires se produisent dans la haute atmosphère de l'étoile. Il est donc particulièrement important d'inclure des éléments lourds dans les calculs du modèle, sinon cela affecterait l'inférence de la structure et des paramètres de l'étoile naine blanche.
Auparavant, on pensait que l'excès infrarouge de cette étoile provenait de deux anneaux de poussière, mais la nouvelle analyse montre qu'un seul disque de poussière composé de silicate peut expliquer le signal observé à 11,6 microns, ce qui simplifie également l'explication de la structure du système.
Quant à savoir pourquoi ces fragments sont tombés dans l’étoile à un stade aussi tardif, les recherches ne sont toujours pas concluantes. Une possibilité est que les planètes géantes du système aient progressivement perturbé les orbites des petits corps célestes au fil des années ; une autre possibilité est que les étoiles proches qui passent ont modifié la trajectoire de ces débris. L'équipe de recherche estime qu'à l'avenir, les deux explications pourront être mieux distinguées à l'aide du télescope spatial James Webb ou combinées avec les données d'archives de la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne.
Les chercheurs ont souligné que le type de naine blanche le plus courant est une naine blanche riche en hydrogène, et que les plus froides d’entre elles ont tendance à être les étoiles les plus anciennes de la Voie lactée. Précisément parce que l’on a moins prêté attention à la question de savoir si ces étoiles accumulaient encore de la matière dans le passé, cette affaire incite la communauté astronomique à élargir le champ de recherche et à réexaminer davantage de corps célestes similaires.
Cette découverte suggère que les systèmes planétaires pourraient rester actifs et complexes des milliards d’années après la mort des étoiles. L’étude de ces événements d’accrétion tardifs peut non seulement aider les humains à comprendre la composition de mondes lointains, mais peut également constituer une référence importante pour comprendre le sort du système solaire dans le futur.