La plus ancienne étoile connue pour avoir possédé un système de planètes rocheuses a été découverte à seulement 90 années-lumière de la Terre. Son examen offre aux astronomes un aperçu de la composition des mondes formés il y a près de onze milliards d’années. Les détails de l’étude sont publiés dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Les naines blanches sont le devenir de la plupart des étoiles, dont le Soleil, après avoir brûlé l’hydrogène qui alimente le processus de fusion nucléaire. Physiquement, imaginez des objets de la taille d’une petite planète, mais avec une masse proche de celle d’une étoile moyenne.

L’étoile dont il est ici question est l’un de ces noyaux. Il s’agit du reste d’une étoile ordinaire formée il y a 10,7 milliards d’années, soit trois milliards d’années seulement après le Big Bang. Nommée WDJ2147-4035, elle est l’une des deux naines blanches « polluées » par des débris planétaires identifiées récemment dans les données recueillies par la mission Gaia de l’Agence spatiale européenne.

Bien qu’elles ne soient pas les premières naines blanches à accumuler des décombres planétaires, elles sont les plus anciennes et fournissent donc un aperçu précis de la composition de planètes formées très tôt dans l’univers.

Des « Terres » au début de l’univers

La naine blanche WDJ2147-4035 était à l’origine un peu plus massive que le Soleil, mais pas assez massive pour exploser en supernova. Un demi-million d’années après sa formation, soit il y a environ 10,2 milliards d’années, l’étoile a commencé à manquer d’hydrogène. Elle s’est donc mise à « gonfler » pour devenir une géante rouge, expulsant ses couches externes pour exposer son noyau riche en hélium.

Alors que l’étoile évoluait à travers sa phase de géante rouge, certaines de ses planètes en orbite ont été détruites. De grandes quantités des débris produits sont alors « tombées » sur la naine blanche, happées par son champ gravitationnel. C’est pourquoi ces objets sont dits « pollués ».

Dans le cadre de ces travaux, des astronomes de l’Université de Warwick (Royaume-Uni) ont utilisé une gamme d’instruments pour analyser la composition chimique de ces deux naines blanches. L’une (WDJ2147-4035) est de couleur rouge. Il s’agit de la plus ancienne. L’autre (WDJ1922+0233) apparaît en bleu.

Crédit : Université de Warwick/Dr Mark Garlick

Les résultats montrent une surprenante diversité de compositions planétaires. La naine blanche bleue, qui tire sa couleur du mélange inhabituel de gaz dans son atmosphère hélium-hydrogène, serait apparemment polluée par des matériaux de composition similaire à celle de la croûte continentale terrestre.

La seconde est « enrichie » en lithium, en potassium et en sodium. Son cas est plus complexe dans la mesure où ces débris planétaires accumulés ne ressemblent à rien de connu dans notre propre système solaire, notent les auteurs.

Quoi qu’il en soit, les découvertes fournissent une preuve supplémentaire que les planètes rocheuses ont pu se former dans un passé très lointain (bien avant la formation de la Terre), alors même que les éléments lourds étaient moins courants dans l’univers à cette époque.