Une planète hors du commun
Une équipe internationale de chercheurs avec la participation du Pôle de recherche national (PRN) PlanetS, de l’ETH Zurich et de l’Université de Zurich a réussi à obtenir l’image d’une planète très spéciale. Aucune planète connue ne tourne autour d’un système stellaire plus chaud ou plus massif. Certains astronomes considéraient même qu’il était impossible que des planètes existent dans un tel environnement.
Cette impression d’artiste montre la planète b Centauri b, qui tourne autour d’un système binaire massif. Crédit : ESO/L. Calçada
Les exoplanètes sont des objets de recherche riches en surprises. Déjà la découverte de la première planète orbitant autour d’une étoile autre que le Soleil a fondamentalement changé la compréhension scientifique des planètes. À l’époque, il était considéré comme impossible qu’une planète géante comme “51 Pegasi b” puisse tourner autour de son étoile sur une orbite aussi étroite. Environ 25 ans plus tard, une nouvelle découverte pousse les théories courantes de la formation des planètes à leurs limites. L’étude correspondante a été publiée dans la revue scientifique Nature.
Les étoiles massives laissent derrière elles très peu de matière pour former des planètes
Sascha Quanz Professeur d’Exoplanets & Habitability à l’EPF Zurich et membre du PRN PlanetS. Image: ETHZ
“Jusqu’à présent, peu de planètes ont été découvertes autour d’étoiles de plus de 2 masses solaires”, explique Sascha Quanz, co-auteur de l’étude, professeur de planétologie à l’EPF Zurich et membre du PRN PlanetS. “Des études antérieures ont donc conclu que la formation de planètes est moins probable près d’étoiles plus massives et que la formation de planètes géantes pourrait même être impossibles près d’étoiles de plus de 3 masses solaires”, ajoute Sascha Quanz.
Selon le chercheur, il y a plusieurs raisons à cela. Par exemple, les étoiles massives, avec leur forte gravitation, absorbent pratiquement toute la matière de leur environnement lors de leur formation. Il ne reste donc pratiquement rien pour des planètes potentielles. Les grandes étoiles sont également généralement très chaudes et émettent de grandes quantités de rayonnements ultraviolets et X. Ce rayonnement à haute énergie provoque l’évaporation rapide du peu de matière restant dans l’environnement.
“De telles étoiles sont généralement considérées comme étant des environnements assez destructeurs et dangereux dans lesquels il est peu probable que de grandes planètes se forment”, ajoute Markus Janson, professeur d’astronomie à l’université de Stockholm et auteur principal de l’étude.
Un système de tous les superlatifs
Et pourtant! Dans le système “b Centauri”, situé à environ 325 années-lumière de la Terre, d’autres règles semblent s’appliquer. Le système, composé de deux étoiles, a au moins six fois la masse du soleil et est plus de trois fois plus chaud. Néanmoins, il abrite “b Centauri b”, l’une des planètes les plus massives jamais découvertes soit environ dix fois la masse de Jupiter. Cette planète tourne également autour de son étoile sur l’une des orbites les plus éloignées découvertes à ce jour, avec un rayon plus de 500 fois supérieur à celui de l’orbite de la Terre autour du Soleil.
Cette image, prise avec l’instrument SPHERE sur le Very Large Telescope de l’ESO, montre le système stellaire massif, b Centauri, et sa planète géante b Centauri b (indiquée par la flèche). L’autre point brillant (en haut à droite) est une étoile de fond. Crédit : ESO/Janson et al.
Lucio Mayer is a Professor of Computational Astrophysics at the University of Zurich. Image: Robert Huber
“Cette grande distance par rapport à la paire d’étoiles centrale et l’irradiation réduite qui en découle pourraient avoir été la clé de la survie de la planète”, suggère Lucio Mayer, co-auteur de l’étude. Mais selon le membre du PRN PlanetS et professeur d’astrophysique à l’Université de Zurich la façon dont la planète a pu se former n’est toujours pas claire, “certaines preuves suggèrent que la planète ne s’est pas formée par le mécanisme populaire d’accrétion, par lequel les planètes grandissent au fil du temps en accumulant progressivement de la matière. Nous ne pouvons pas encore dire si elle s’est formée par le mécanisme dit d’instabilité gravitationnelle, dans lequel des nuages de matière s’effondrent sous l’effet de leur propre gravité, ou d’une autre manière”, explique Mayer.
De nouveaux instruments pourraient éclaircir le mystère
Markus Janson est professeur d’astronomie à l’Université de Stockholm. Image: Alexis Brandeker
“La découverte d’une planète autour de b Centauri est très excitante, car elle change complètement notre vision des étoiles massives en tant qu’hôtes de planètes”, explique Markus Janson. Avec l’aide de l’Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO, qui devrait commencer à observer dans le courant de la décennie, et la mise à niveau du VLT, les astronomes espèrent en savoir plus sur la formation et les propriétés de cette planète. “Ce sera une tâche fascinante que de découvrir comment cette planète a pu se former et ce que cela signifie pour notre compréhension de la formation des planètes en général”, conclut M. Janson.
Publication details: A wide-orbit giant planet in the high-mass b Centauri binary system, Nature, 2021. DOI: 10.1038/s41586-021-04124-8
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