Découverte d’une exoplanète trop massive pour son étoile
Que savons-nous réellement de l’univers? Peu de choses, comme l’a récemment confirmé une équipe internationale de scientifiques. Dans le cadre de recherches partiellement soutenues par le projet N-GINE, financé par l’UE, ils ont découvert une planète massive située en dehors de notre système solaire et orbitant autour d’une étoile naine M ultrafroide qui devrait être trop petite pour l’accueillir. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue «Science». Les planètes se forment dans les disques protoplanétaires de gaz et de poussière qui entourent les étoiles nouvellement formées. La taille que ces planètes pourront atteindre est déterminée par la quantité de matière contenue dans le disque. Ainsi, sur la base d’observations antérieures de disques protoplanétaires, les scientifiques avaient conclu que la masse relativement faible de gaz et de poussière entourant les naines rouges de faible masse rendait pratiquement impossible la formation de planètes beaucoup plus massives que la Terre. La récente découverte de l’équipe de recherche remet toutefois en question cette théorie. Les astrophysiciens ont utilisé la spectroscopie dans le proche infrarouge pour observer LHS 3154, une étoile naine ultrafroide située à environ 51 années-lumière de la Terre et neuf fois moins massive que le Soleil. Autour d’elle, orbite en 3,7 jours une planète d’au moins 13 masses terrestres, soit presque la masse de Neptune. Le rapport entre la masse de la planète et celle de l’étoile est environ 100 fois supérieur à celui de la Terre et du Soleil. C’est la première fois qu’une planète aussi massive est observée en orbite autour d’une étoile de masse aussi faible, une découverte qui contredit les modèles actuels de formation des planètes.
Revoir les théories de la formation
«Le disque de formation de planètes autour de l’étoile de faible masse LHS 3154 ne devrait pas avoir suffisamment de masse solide pour produire cette planète», déclare le coauteur de l’étude, le professeur Suvrath Mahadevan de l’université d’État de Pennsylvanie (Penn State), aux États-Unis, dans un article «EurekAlert!». «Mais elle est là, et nous devons maintenant revoir notre compréhension de la formation des planètes et des étoiles.» L’exoplanète a été repérée à l’aide d’un spectrographe astronomique appelé «Habitable Zone Planet Finder» (HPF). Cet instrument a été conçu pour détecter les exoplanètes potentiellement habitables qui gravitent autour d’étoiles froides et qui sont susceptibles d’abriter de l’eau liquide à leur surface. «D’après les travaux actuels menés avec le HPF et d’autres instruments, un objet tel que celui que nous avons découvert est en principe extrêmement rare, ce qui rend sa détection vraiment passionnante», fait remarquer Megan Delamer, étudiante diplômée de la Penn State et coauteure de l’étude. «Nos théories actuelles sur la formation des planètes ont du mal à rendre compte de ce que nous observons.» Selon les calculs de l’équipe, le noyau planétaire lourd de l’exoplanète nécessiterait une plus grande quantité de matériau solide dans le disque protoplanétaire que ne l’indiquent les modèles actuels. Les chercheurs ont recouru à des simulations pour montrer que l’existence de cette planète pouvait s’expliquer si le disque protoplanétaire de l’étoile hôte était 10 fois plus massif que ce qui a été observé. «Ce que nous avons découvert constitue un test extrême pour toutes les théories existantes sur la formation des planètes», note Suvrath Mahadevan. Le projet N-GINE (Next-Generation of Interior models of (Exo)planets: Studying the interior structure of giant planets and its effect on their evolution, atmospheres and observations), d’une durée de cinq ans, se termine en 2028. Pour plus d’informations, veuillez consulter: projet N-GINE
Mots‑clés
N-GINE, planète, exoplanète, étoile naine, LHS 3154, disque protoplanétaire, étoile de faible masse