Les astronomes sont naturellement fascinés par le système Epsilon Eridani. D'une part, ce système stellaire est très proche du nôtre, à une distance d'environ 10,5 années-lumière du système solaire. Deuxièmement, il est connu depuis un certain temps qu'il contient deux ceintures d'astéroïdes et un gros disque de débris. Et troisièmement, les astronomes soupçonnent depuis de nombreuses années que cette étoile pourrait également avoir un système de planètes.
En plus de tout cela, une nouvelle étude d'une équipe d'astronomes a indiqué que Epsilon Eridani pourrait être ce à quoi ressemblait notre propre système solaire pendant sa jeunesse. S'appuyant sur les avions de l'Observatoire stratosphérique de la NASA pour l'astronomie infrarouge (SOFIA), l'équipe a effectué une analyse détaillée du système qui a montré comment il a une architecture remarquablement similaire à ce que les astronomes pensaient que le système solaire ressemblait autrefois.
Dirigée par Kate Su - astronome associée au Steward Observatory de l'Université de l'Arizona - l'équipe comprend des chercheurs et des astronomes du Département de physique et d'astronomie de l'Iowa State University, de l'Astrophysical Institute and University Observatory de l'Université de Jena (Allemagne) et Jet Propulsion Laboratory de la NASA et Ames Research Center.
Pour les besoins de leur étude - dont les résultats ont été publiés dans Le journal astronomique sous le titre «The Inner 25 AU Debris Distribution in the Epsilon Eri System» - l'équipe s'est appuyée sur des données obtenues par un vol de SOFIA en janvier 2015. Combinées à une modélisation informatique détaillée et à des recherches qui ont duré des années, elles ont pu faire de nouvelles déterminations sur la structure du disque de débris.
Comme déjà noté, des études antérieures d'Epsilon Eridani ont indiqué que le système est entouré d'anneaux constitués de matériaux qui sont essentiellement des restes du processus de formation planétaire. De tels anneaux sont constitués de gaz et de poussière et contiendraient également de nombreux petits corps rocheux et glacés - comme la propre ceinture de Kuiper du système solaire, qui orbite autour de notre Soleil au-delà de Neptune.
Des mesures minutieuses du mouvement du disque ont également indiqué qu'une planète ayant presque la même masse que Jupiter fait le tour de l'étoile à une distance comparable à la distance de Jupiter au Soleil. Cependant, sur la base des données antérieures obtenues par le télescope spatial Spitzer de la NASA, les scientifiques n'ont pas été en mesure de déterminer la position du matériau chaud dans le disque - c'est-à-dire la poussière et le gaz - qui a donné naissance à deux modèles.
Dans l'un, le matériau chaud est concentré dans deux anneaux étroits de débris qui gravitent autour de l'étoile à des distances correspondant respectivement à la ceinture d'astéroïdes principale et à Uranus dans notre système solaire. Selon ce modèle, la plus grande planète du système serait probablement associée à une ceinture de débris adjacente. Dans l'autre, le matériau chaud est dans un disque large, n'est pas concentré dans des anneaux en forme de ceinture d'astéroïdes et n'est associé à aucune planète dans la région intérieure.
En utilisant les nouvelles images SOFIA, Su et son équipe ont pu déterminer que le matériau chaud autour d'Epsilon Eridani est disposé comme le suggère le premier modèle. En substance, il se trouve dans au moins une ceinture étroite, plutôt que dans un large disque continu. Comme Su l'a expliqué dans un communiqué de presse de la NASA:
«La haute résolution spatiale de SOFIA combinée à la couverture de longueur d'onde unique et à la plage dynamique impressionnante de la caméra FORCAST nous a permis de résoudre l'émission chaude autour d'Eps Eri, confirmant le modèle qui a localisé le matériau chaud près de l'orbite de la planète Jovian. En outre, un objet de masse planétaire est nécessaire pour arrêter la feuille de poussière de la zone extérieure, semblable au rôle de Neptune dans notre système solaire. C'est vraiment impressionnant de voir comment eps Eri, une version beaucoup plus récente de notre système solaire, est conçue comme la nôtre. »
Ces observations ont été rendues possibles grâce aux télescopes embarqués de SOFIA, qui ont un plus grand diamètre que Spitzer - 2,5 mètres (100 pouces) par rapport à 0,85 m (33,5 pouces) de Spitzer. Cela a permis une résolution beaucoup plus grande, que l'équipe a utilisée pour discerner les détails dans le système Epsilon Eridani qui étaient trois fois plus petits que ce qui avait été observé en utilisant les données Spitzer.
En outre, l’équipe a utilisé la puissante caméra infrarouge moyen de SOFIA - la CAmera infraRed Faint Object pour le télescope SOFIA (FORCAST). Cet instrument a permis à l'équipe d'étudier les émissions infrarouges les plus fortes provenant du matériau chaud autour de l'étoile qui sont autrement indétectables par les observatoires terrestres - à des longueurs d'onde comprises entre 25 et 40 microns.
Ces observations indiquent en outre que le système Epsilon Eridani ressemble beaucoup au nôtre, bien que sous une forme plus jeune. En plus d'avoir des ceintures d'astéroïdes et un disque de débris similaire à notre ceinture principale et à la ceinture de Kuiper, il semble qu'il y ait probablement plus de planètes en attente d'être trouvées dans les espaces intermédiaires. À ce titre, l'étude de ce système pourrait aider les astronomes à apprendre des choses sur l'histoire de notre propre système solaire.
Massimo Marengo, l'un des co-auteurs de l'étude, est professeur agrégé au Département de physique et d'astronomie de l'Université d'État de l'Iowa. Comme il l'a expliqué dans un communiqué de presse de l'Université de l'Iowa:
«Cette étoile héberge un système planétaire qui subit actuellement les mêmes processus cataclysmiques que ceux qui se sont produits dans le système solaire dans sa jeunesse, au moment où la lune a gagné la plupart de ses cratères, la Terre a acquis l'eau de ses océans et les conditions favorables à la vie sur notre planète ont été fixés. "
À l'heure actuelle, d'autres études devront être menées sur ce système d'étoiles voisines afin d'en savoir plus sur sa structure et de confirmer l'existence de plus de planètes. Et il est prévu que le déploiement d'instruments de nouvelle génération - comme le télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu en octobre 2018 - sera extrêmement utile à cet égard.
"Le prix au bout de cette route est de comprendre la véritable structure du disque hors du monde d'Epsilon Eridani, et ses interactions avec la cohorte de planètes habitant probablement son système", a écrit Marengo dans un bulletin d'information sur le projet. "SOFIA, par sa capacité unique à capter la lumière infrarouge dans le ciel stratosphérique sec, est la plus proche que nous ayons d'une machine à remonter le temps, révélant un aperçu du passé antique de la Terre en observant le présent d'un jeune soleil proche."
