Les restes d’une planète en orbite autour d`une étoile mourante donnent un aperçu du sombre destin de notre système solaire

Des scientifiques ont découvert ce qu’ils croient être les restes métalliques super denses d’une planète décimée qui survit au plus près du noyau d’une étoile mourante. Cette découverte offre un aperçu tentant de ce que pourrait devenir notre système solaire dans un avenir lointain, lorsque notre Soleil se transformera en une naine blanche d’ici 5 à 6 milliards d’années.

Image d’entête : représentation artistique d’un fragment planétaire en orbite autour de l’étoile SDSS J122859.93+104032.9, laissant une queue de gaz dans son sillage. (Université de Warwick/ Mark Garlick)

La nouvelle étude s’est concentrée sur la naine blanche SDSS J122859.93+104032.9, qui est en orbite dans la Voie lactée à environ 410 années-lumière de la Terre. Les naines blanches sont les restes relativement froids et sombres de corps stellaires autrefois étincelant comme notre Soleil.

Quand notre étoile aura épuisé son combustible nucléaire, elle deviendra une énorme géante rouge, et par la suite se débarrassera de ses couches extérieures. Lorsque ce processus sera terminé, il ne restera de la grande étoile qu’un petit noyau super dense, que les astronomes appellent une naine blanche.

Cette transition sera catastrophique pour les planètes de notre système solaire. Lorsque le Soleil se transforme en géante rouge, il gonflera jusqu’à l’orbite actuelle de la Terre. Ce sera probablement la fin du voyage pour notre planète natale, et ce sera certainement la disparition de Mercure et de Vénus.

En devenant une naine blanche, il est possible que les autres grandes planètes, y compris Saturne et Jupiter, poussent des corps plus petits à proximité de l’étoile, où ils seront déchiquetés et formeront un disque.

En observant les naines blanches qui se sont déjà transformées, ainsi que ce qui reste des planètes qui l’orbitaient autrefois, les astronomes peuvent mieux comprendre la nature possible de notre système solaire au cours de ses dernières années.

SDSS J122859.93+104032.9 a été observé en utilisant les capacités spectroscopiques du Gran Telescopio Canarias, situé à l’Observatorio del Roque de Los Muchachos sur l’île de La Palma, aux Canaries. La naine blanche a été observée durant 5 nuits réparties entre le 20 avril 2017 et le 2 mai 2018.

Les auteurs de l’étude estiment que SDSS J122859.93+104032.9, qui a désespérément besoin d’un surnom, faisait jadis environ le double de la taille du Soleil. Cependant, après s’être détachée de ses couches extérieures et s’être condensée pendant sa transformation d’une étoile de la séquence principale en naine blanche, elle a probablement maintenant la taille de la Terre.

Bien qu’elle soit l’ombre de sa gloire passée, SDSS J122859.93+104032.9 possède toujours une masse équivalente à environ 70 % de celle de notre Soleil, ce qui lui donne une influence gravitationnelle d’environ 100 000 fois celle de notre planète.

SDSS J122859.93+104032.9 est entouré d’un disque de poussière et de gaz, les restes des corps du système solaire détruits par la gravité de l’étoile qui meurt. Cependant, les chercheurs ont été surpris de découvrir la signature de ce qu’ils croient être un reste planétaire en orbite autour des débris entourant la naine blanche.

Selon le professeur Boris Gaensicke, du Département de physique de l’Université de Warwick (Royaume-Uni) et coauteur de l’étude :

Le planétésimal que nous avons découvert se trouve profondément dans le puits gravitationnel de la naine blanche, beaucoup plus près que ce que nous nous attendrions à trouver. Ce n’est possible que parce qu’il doit être très dense et/ou susceptible d’avoir une force interne qui le maintient ensemble, ainsi nous proposons qu’il soit composé principalement de fer et de nickel.

Le reste de la planète a été trouvé en orbite dans le rayon originel de son étoile, et il est très probablement le noyau d’une planète autrefois beaucoup plus grande dont la croûte et le manteau ont été arrachés par la gravité de la naine blanche.

Selon Gaensicke :

Si c’était du fer pur, elle pourrait survivre là où elle évolue maintenant, mais elle pourrait aussi être un corps riche en fer mais avec une force interne pour la contenir, ce qui est compatible avec le fait que ce planétesimal soit un fragment assez massif du noyau de la planète. Si c’est exact, le corps original avait au moins des centaines de kilomètres de diamètre parce que ce n’est qu’à ce moment-là que les planètes commencent à se différencier, comme le pétrole sur l’eau, et que les éléments plus lourds s’enfoncent pour former un noyau métallique.

L’objet torturé effectue une orbite autour de son étoile toutes les deux heures et son diamètre est estimé entre 4 et 600 km. Le reste de la planète semble également avoir une queue de débris en forme de comète qui traîne dans son sillage. Il est possible que la queue soit composée d’un gaz qui s’est sublimé de l’intérieur du planétésimal. Alternativement, il peut s’agir de débris créés par le gros corps alors qu’il se fraye un chemin à travers la matière sur son passage.

En plus de donner un aperçu des dernières étapes de l’évolution de notre système solaire, cette nouvelle découverte pourrait aider les astronomes à comprendre les types de planètes qui se cachent dans l’espace à l’extérieur du disque de débris SDSS J122859.93+104032.9, qui ne peuvent être détectés directement.

L’étude publiée dans Science : A planetesimal orbiting within the debris disc around a white dwarf star et présentée sur le site de l’université de Warwick : Heavy metal planet fragment survives destruction from dead star.