Une exoplanète massive en orbite autour d'une petite étoile remet en question les théories sur la formation des planètes
La planète, d'une masse équivalente à celle de Neptune et plus de 13 fois plus massive que la Terre, a été détectée en orbite autour d'une étoile naine M ultrafroide appelée LHS 3154, qui est neuf fois moins massive que notre soleil. Une étoile naine M est le type d'étoile le plus petit et le plus froid.
Selon une nouvelle étude publiée jeudi dans la revue Science, la planète - baptisée LHS 3154b - tourne autour de l'étoile, effectuant une orbite tous les 3,7 jours terrestres, ce qui en fait la planète la plus massive connue en orbite autour de l'une des étoiles les plus froides et de faible masse de l'univers. Cette découverte bouleverse la façon dont les scientifiques comprennent la formation des systèmes planétaires.
"Cette découverte montre à quel point nos connaissances sur l'univers sont limitées", a déclaré Suvrath Mahadevan, coauteur de l'étude et professeur d'astronomie et d'astrophysique Verne M. Willaman à la Penn State, dans un communiqué. "Nous ne nous attendions pas à ce qu'une planète aussi lourde existe autour d'une étoile de masse aussi faible.
Les étoiles se forment à partir de grands nuages de gaz et de poussières, et la matière restante crée un disque autour de l'étoile où les planètes naissent plus tard. La quantité de matière présente dans les disques autour des étoiles détermine la masse des planètes qui se forment autour d'elles. La quantité de matière présente dans le disque dépend en grande partie de la masse de l'étoile.
Par exemple, les petites étoiles naines M sont les plus répandues dans la Voie lactée, et elles ont généralement de petites planètes rocheuses en orbite autour d'elles, plutôt que des planètes géantes gazeuses.
"Le disque de formation de planètes autour de l'étoile de faible masse LHS 3154 ne devrait pas avoir une masse solide suffisante pour produire cette planète", a déclaré M. Mahadevan. "Mais elle existe, et nous devons maintenant revoir notre compréhension de la formation des planètes et des étoiles.
La zone habitable
La planète est en orbite autour d'une étoile située à environ 51 années-lumière du soleil. Elle a été découverte à l'aide du détecteur de planètes de la zone habitable, ou HPF, installé sur le télescope Hobby-Eberly de l'observatoire McDonald au Texas.
Une équipe de scientifiques dirigée par Mahadevan a construit le HPF, qui a été conçu pour détecter les planètes orbitant dans la zone habitable de petites étoiles froides. La zone habitable est juste la bonne distance d'une étoile où une planète est suffisamment chaude pour abriter de l'eau liquide à sa surface et potentiellement de la vie.
La température de surface plus basse des petites étoiles signifie que les planètes peuvent orbiter autour d'elles beaucoup plus près tout en conservant des éléments fragiles tels que l'eau à leur surface. Lorsque les planètes sont en orbite autour de leur étoile, la force gravitationnelle entre les deux corps crée une oscillation perceptible que le HPF peut détecter en lumière infrarouge.
"Imaginez que l'étoile est un feu de camp. Plus le feu se refroidit, plus il faut s'en rapprocher pour se réchauffer", explique M. Mahadevan. "Il en va de même pour les planètes. Si l'étoile est plus froide, une planète devra être plus proche de cette étoile si elle doit être suffisamment chaude pour contenir de l'eau liquide. Si une planète a une orbite suffisamment proche de son étoile ultrafroide, nous pouvons la détecter en observant un changement très subtil dans la couleur des spectres ou de la lumière de l'étoile lorsqu'elle est attirée par une planète en orbite".
Un puzzle planétaire
Sur la base de la modélisation et de l'analyse, l'équipe de recherche pense que la planète possède un noyau lourd qui nécessiterait plus de matière solide dans le disque de formation de la planète que ce qui était probablement présent autour de l'étoile, selon Megan Delamer, coauteur de l'étude et étudiante diplômée en astronomie à Penn State.
Les chercheurs estiment que la quantité de poussière dans le disque devrait être au moins 10 fois supérieure à ce que l'on trouve généralement dans les disques autour des étoiles de faible masse.
"Nos théories actuelles sur la formation des planètes ont du mal à rendre compte de ce que nous observons", a déclaré M. Delamer dans un communiqué. "D'après les études actuelles menées avec le HPF et d'autres instruments, un objet comme celui que nous avons découvert est probablement extrêmement rare, c'est pourquoi sa détection a été vraiment passionnante".
Quelques planètes massives ont été découvertes en orbite autour d'étoiles de faible masse, comme la planète GJ 3512 b découverte en 2019, mais leurs périodes orbitales sont beaucoup plus longues et les planètes ne tournent pas autour de leurs étoiles aussi étroitement.
"Ce que nous avons découvert constitue un test extrême pour toutes les théories existantes sur la formation des planètes", a déclaré M. Mahadevan. "C'est exactement la raison pour laquelle nous avons construit HPF : découvrir comment les étoiles les plus courantes de notre galaxie forment des planètes et trouver ces planètes.
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Source: edition.cnn.com
