Autour de PDS 70, une jeune étoile à 370 années-lumière de la Terre, des astronomes ont repéré la signature de petites comètes qui se désintègrent près de l'étoile. Des comètes de ce type ont peut-être aussi livré leur eau aux planètes rocheuses de notre Système solaire, à ses débuts.
PDS 70 n'a qu'environ cinq millions d'années, dans la constellation du Centaure. À cet âge, elle est un témoin direct des débuts d'un système planétaire. Deux planètes géantes, PDS 70 b et PDS 70 c, orbitent autour de cette étoile, photographiées pour la première fois en 2018 par le Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral.
Le télescope spatial James Webb a ensuite détecté de la vapeur d'eau dans la région interne du disque de gaz et de poussière autour de l'étoile, à une température supérieure à 300 °C.
À cette température, la glace ne devrait pas subsister. Son origine était inexpliquée. Pour la comprendre, une équipe dirigée par Aline Novais, chercheuse postdoctorale à l'université de Lund, a réexaminé d'anciennes données radiales de l'étoile.
Autour de PDS 70, un sodium variable serait le signe des comètes en désintégration
Entre 2018 et 2020, l'instrument Harps du télescope de 3,6 mètres de l'Observatoire européen austral, à La Silla, a capté 52 spectres de PDS 70 sur 22 nuits. Dans ces spectres, l'équipe a repéré des raies d'absorption du sodium neutre, avec des vitesses radiales qui oscillaient entre -25 et -115 kilomètres par seconde et des densités de colonne comprises entre 2,4 × 10¹¹ et 7,1 × 10¹² atomes par centimètre carré. Le sodium est un traceur classique de l'activité cométaire dans le Système solaire. L'équipe a aussi écarté l'hypothèse d'un vent stable émis par le disque. Un vent de ce type produit un signal constant, alors que les raies observées apparaissaient et disparaissaient en quelques nuits.
Les auteurs de l'étude proposent plutôt de petits corps glacés, larges de 0,3 à 1,1 kilomètre, propulsés sur des orbites très excentriques par les deux planètes géantes du système. En s'approchant de l'étoile, ces planétésimaux libèrent des nuages de sodium, avec une masse minimale comprise entre 130 millions et 3,9 milliards de kilogrammes. Cette glace en fusion pourrait alimenter en vapeur d'eau la région interne du disque. Le télescope James Webb avait repéré, dans cette région, une vapeur dont la source était inconnue. « Cela rappelle un processus survenu peut-être aussi dans le jeune Système solaire », a indiqué Alexandra Stockwell Murphy, astronome à l'université de Lund et coautrice de l'étude.
PDS 70 ne résout pas l'énigme de l'eau terrestre
Mais attention, PDS 70 est un exemple de mécanisme de transport, pas une preuve de l'origine exacte de l'eau terrestre. Sur Terre, les scientifiques débattent encore et toujours de cette origine.
Tom Barrett, doctorant à l'université d'Oxford, a mesuré de l'hydrogène directement piégé dans des chondrites à enstatite. Pour cela, il a eu recours à une analyse par rayonnement synchrotron, une technique de très haute précision. Ses travaux ont été publiés en 2025 dans la revue Icarus. Ces météorites se sont formées à la même époque que la Terre, il y a environ 4,5 milliards d'années. « Les résultats montrent que l'hydrogène était déjà là, dans la matière qui a formé la Terre », a-t-il déclaré.
Cette hypothèse d'une eau produite sur place est concurrente de celle d'un apport extérieur par les comètes et les astéroïdes. Un dégazage interne et un apport extérieur ont toutefois pu se combiner, plutôt qu'une origine unique. D'ailleurs, la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko a été visitée par la sonde européenne Rosetta entre 2014 et 2016. Son eau n'a pas le même rapport deutérium-hydrogène que celle des océans terrestres. Les comètes ne sont donc pas toutes une source viable pour l'eau terrestre.
Une fois l'Extremely Large Telescope opérationnel au Chili avec son miroir de 39 mètres, Jens Hoeijmakers, coauteur de l'étude, et son équipe comptent observer directement d'autres corps du système pour confirmer cette interprétation.
Une raie d’absorption du sodium neutre (Na I) apparaît quand du gaz de sodium, éclairé par l’étoile, absorbe une longueur d’onde très précise dans la lumière reçue. Le sodium est particulièrement détectable car ses raies sont fortes et bien identifiées, ce qui en fait un traceur pratique de petites quantités de gaz. Dans de nombreux contextes, ce sodium provient de la sublimation et de la désintégration de corps glacés qui s’approchent d’une étoile, un scénario comparable aux comètes du Système solaire. Si le signal est variable (il apparaît et disparaît), cela suggère des événements transitoires comme des passages de petits corps, plutôt qu’un phénomène continu.
La vitesse radiale est la composante de vitesse d’un gaz le long de la ligne de visée : elle se déduit du décalage Doppler des raies spectrales. Des vitesses négatives indiquent que le gaz se déplace vers l’observateur (décalage vers le bleu), ce qui permet de situer le mouvement du matériau par rapport à l’étoile et au système. Une large plage de vitesses suggère des géométries et des trajectoires variées, typiques de corps sur des orbites très excentriques plutôt que d’un écoulement régulier. Couplée à la variabilité sur quelques nuits, cette information renforce l’idée d’épisodes brefs d’injection de gaz (par exemple après fragmentation ou sublimation rapide).
La densité de colonne mesure le nombre d’atomes présents le long d’un « tube » imaginaire entre l’observateur et la source, exprimé en atomes par centimètre carré. Elle ne donne pas directement une masse totale, mais elle quantifie la quantité de gaz interceptée sur la ligne de visée, donc la force du phénomène observé. En combinant cette densité avec un modèle de la taille du nuage et de sa distribution, on peut encadrer une masse minimale de sodium relâchée. C’est un outil standard en spectroscopie pour relier une signature spectrale à une quantité physique de matière, même quand l’objet émetteur n’est pas résolu en image.
