Les astronomes pensent avoir surpris l'un des spectacles les plus rares de l'univers: deux planètes en train de se percuter autour d'une étoile lointaine, dans un scénario qui rappelle la collision géante censée avoir donné naissance à la Lune. L'événement se serait produit à environ 11.000 années‑lumière de la Terre, autour de Gaia20ehk, une étoile de type solaire proche de la constellation de la Poupe (Puppis), et vient d'être décrit dans The Astrophysical Journal Letters.

Jusqu'en 2016, Gaia20ehk ressemblait à une étoile banale, stable, émettant une lumière régulière comme notre Soleil. Mais en exploitant des archives d'observations, notamment celles de la mission SPHEREx de la NASA, le doctorant Anastasios «Andy» Tzanidakis a repéré un comportement soudainement chaotique: vers 2021, la luminosité de l'étoile s'est mise à plonger brièvement à trois reprises avant de partir «en vrille» de façon totalement inédite pour ce type d'astre.

Ces premières baisses de luminosité indiquaient qu'un objet ou un nuage passait régulièrement devant l'étoile, occultant une partie de sa lumière. Impossible pourtant, avec ces seules données, de trancher entre un simple nuage de poussière, une éruption stellaire ou un phénomène plus violent, comme un corps massif en train d'être aspiré et détruit par un trou noir. L'équipe s'est alors tournée vers l'infrarouge pour rechercher la signature thermique de ce qui pouvait bloquer la lumière.

Surprise: au moment où Gaia20ehk semblait s'éteindre et se comporter de façon erratique dans le spectre visible, son émission infrarouge, elle, explosait. Autrement dit, le système devenait globalement plus chaud: la matière qui obscurcissait l'étoile n'était pas froide, mais tellement brûlante qu'elle se mettait à rayonner dans l'infrarouge, résume Live Science. En estimant la température du nuage à environ 900 kelvins et sa taille minimale à une fraction significative d'unité astronomique, les chercheurs ont conclu qu'ils avaient probablement affaire aux débris fraîchement produits par un choc planétaire.

Carambolage stellaire

Le scénario qu'ils proposent est celui d'une collision progressive entre deux corps de type planétaire, orbitant à environ une unité astronomique de Gaia20ehk, soit grosso modo la même distance qui sépare la Terre du Soleil. Les trois premières baisses de luminosité seraient les traces de frôlements successifs, des impacts qui ne libèrent que peu d'énergie infrarouge; puis viendrait la collision catastrophique, ce crash frontal qui pulvérise les deux planètes et projette autour de l'étoile un gigantesque nuage de poussières et de roches incandescentes.

Ce genre d'événement n'a rien d'exceptionnel dans les jeunes systèmes planétaires, où les embryons de planètes se heurtent et fusionnent en permanence, mais il est presque impossible à observer en direct: il faut pour cela que l'orbite des débris passe précisément devant l'étoile, et que des télescopes surveillent la scène au bon moment, dans plusieurs longueurs d'onde. Toutes les conditions sont ici réunies, ce qui explique l'enthousiasme de James Davenport, co‑auteur de l'étude, qui souligne que la méthode d'Anastasios Tzanidakis –traquer des variations lentes dans des décennies de données– ouvre la porte à toute une catégorie d'évènements passés que l'on avait tendance à rater.

Si Gaia20ehk fascine autant, c'est parce que sa configuration rappelle de près l'hypothèse dominante sur la formation de notre propre lune. Selon ce modèle, notre satellite serait né d'un impact géant entre la proto‑Terre et un corps de la taille de Mars, baptisé Théia, il y a environ 4,5 milliards d'années: le choc aurait projeté en orbite un disque de débris qui, en se refroidissant et en s'agrégeant, aurait fini par donner la Terre actuelle et son unique Lune. Le fait que le nuage de Gaia20ehk se trouve, lui aussi, à une unité astronomique de son étoile renforce l'analogie.

Les astronomes vont désormais suivre le système sur des années, voire des millénaires à l'échelle cosmique, pour voir comment évoluent ces débris incandescents: se dissipent‑ils, se fragmentent‑ils, ou commencent‑ils à se condenser en un ou plusieurs corps massifs? Le futur grand télescope du Vera C. Rubin Observatory, capable de réaliser un timelapse du ciel sur dix ans, pourrait aider à détecter d'autres collisions de ce type; James Davenport estime qu'une centaine d'événements similaires pourraient être repérés dans la prochaine décennie, offrant une statistique enfin solide sur la fréquence des impacts capables de fabriquer des lunes.

Cela aiderait les astronomes à savoir à quel point l'accident qui a façonné notre couple Terre‑Lune est rare: si les collisions géantes en zone tempérée sont fréquentes, alors les mondes dotés d'un gros satellite stabilisateur –utile pour les marées, la protection contre les astéroïdes et l'équilibre climatique– pourraient être plus répandus qu'on ne le pensait. Si elles sont au contraire exceptionnelles, notre cas resterait une chance extraordinaire.