Planète Chamallow : découverte de l’exoplanète la plus moelleuse autour d’une étoile naine rouge
D‘abord, il y a eu la découverte d’exoplanètes ayant la densité de la barbe à papa. Aujourd’hui, des astronomes affirment avoir découvert un monde dont la densité est comparable à celle d’un chamallow. Il s’agit, selon les chercheurs, de l’exoplanète la plus moelleuse découverte à ce jour en orbite autour d’une étoile naine rouge.
Image d’entête : représentation artistique d’une exoplanète ayant la densité d’un chamallow en orbite autour d’une étoile naine rouge. (NOIRLab/ NSF/ AURA/ J. da Silva/ Spaceengine/ M. Zamani)
C’est important. Cela signifie que l’on peut trouver des mondes avec de substantielles enveloppes de gaz en orbite autour de petites étoiles naines turbulentes, dont les astronomes soupçonnaient auparavant qu’elles pouvaient priver les planètes en orbite proche d’une grande partie de leur atmosphère.
Comme l’on pense que les atmosphères sont l’une des caractéristiques planétaires essentielles qui permettent à la vie de se former et de prospérer, cela aurait des implications pour évaluer l’habitabilité des planètes en orbite autour des étoiles naines rouges.
Selon l’astronome planétaire Shubham Kanodia, du laboratoire Terre et Planètes de la Carnegie Institution for Science (États-Unis) :
On a toujours pensé que les planètes géantes autour des étoiles naines rouges rencontraient des difficultés à se former.
Jusqu’à présent, cette question n’a été examinée qu’à l’aide de petits échantillons provenant de relevés Doppler, qui ont généralement permis de trouver des planètes géantes plus éloignées de ces étoiles naines rouges. Jusqu’à présent, nous ne disposions pas d’un échantillon suffisamment important de planètes pour trouver des planètes gazeuses proches de manière robuste.
Les étoiles naines rouges sont, de loin, les étoiles les plus nombreuses de la Voie lactée. Elles sont très petites, froides et peu lumineuses, si peu lumineuses, en fait, que pas une seule d’entre elles ne peut être vue à l’œil nu, bien qu’elles représentent environ 73 % de toutes les étoiles de la Voie lactée.
Parce qu’elles sont petites, elles se consument plus lentement et à une température beaucoup moins élevée que les étoiles comme le Soleil, ce qui signifie qu’elles ont une durée de vie beaucoup plus longue. La durée de vie de notre Soleil est estimée à environ 10 milliards d’années. Les étoiles naines rouges devraient vivre des milliards d’années. Cette longévité, associée à l’abondance d’étoiles naines rouges, signifie que la vie, si elle doit émerger quelque part, pourrait apparaître sur une planète en orbite autour d’une étoile naine rouge.
Mais ces étoiles peuvent aussi être très, très capricieuses, en bombardant l’espace qui les entoure de puissantes éruptions qui pourraient irradier et stériliser toute exoplanète en orbite proche, et la dépouiller de son atmosphère. Et parce que ces étoiles sont très froides, pour qu’une exoplanète ait une température propice à la vie telle que nous la connaissons, il faudrait qu’elle soit à portée des éruptions. Donc, c’est un problème.
Mais peut-être que ça ne l’est pas, comme ce nouveau monde le suggère. Elle s’appelle TOI-3757b, et c’est une géante gazeuse en orbite autour d’une étoile naine rouge dans la constellation du Cocher , à environ 580 années-lumière.
TOI-3757b a été détectée à l’aide du télescope spatial TESS, qui repère les exoplanètes en détectant les creux réguliers de lumière causés par le passage de la planète devant l’étoile (méthode du transit). Si vous connaissez la luminosité de l’étoile, la quantité de lumière bloquée vous indique la taille de l’exoplanète. A partir de cela, nous savons ainsi que TOI-3757b est un peu plus grosse que Jupiter.
Ensuite, pour obtenir la masse de l’exoplanète, les astronomes ont recherché les changements dans la lumière de l’étoile qui montrent l’attraction gravitationnelle exercée sur elle par l’exoplanète. La gravité étant liée à la masse, cela a donné une masse d’environ 85 Terres (Masse de la Terre = 5,972 2 × 1024 kg).
Jupiter, par comparaison, a une masse d’environ 318 Terres, avec une densité moyenne de 1,33 gramme par centimètre cube. La densité moyenne de TOI-3757b est de 0,27 gramme par centimètre cube. C’est une exoplanète extrêmement “cotonneuse”, si bien qu’on se demande comment elle a pu se former si près de son étoile : elle effectue une orbite tous les 3,43 jours.
Kanodia et ses collègues pensent que deux facteurs pourraient être en jeu. Premièrement, les géantes gazeuses se forment avec un noyau rocheux, autour duquel le gaz s’accumule pour former une atmosphère épaisse et étendue. Comme l’étoile naine rouge est pauvre en éléments lourds par rapport à d’autres naines rouges hébergeant des géantes gazeuses, le noyau rocheux s’est peut-être formé un peu plus lentement, ce qui aurait retardé l’accumulation de gaz et affecté la densité de la planète.
Deuxièmement, l’orbite semble être légèrement ovale, ce qui signifie que sa distance par rapport à l’étoile varie. Peut-être que lorsqu’elle se rapproche, l’atmosphère se réchauffe et se dilate.
D’autres astronomes ont suggéré que les exoplanètes boursouflées pourraient avoir des systèmes d’anneaux étendus, comme Saturne, mais Kanodia et les autres chercheurs ont découvert que TOI-3757b est tout simplement trop proche de son étoile pour maintenir un système d’anneaux stable. Il s’agit donc probablement d’une simple atmosphère gonflée.
L’équipe espère trouver et étudier d’autres mondes chamallows de ce type, afin de comprendre comment ils se forment et survivent dans un endroit où il devrait être difficile de le faire.
Selon Kanodia :
Trouver d’autres systèmes de ce type avec des planètes géantes, dont on pensait autrefois qu’elles étaient extrêmement rares autour des naines rouges, fait partie de notre objectif, qui est de comprendre comment les planètes se forment.
L’étude publiée dans The Astronomical Journal : TOI-3757 b: A Low-density Gas Giant Orbiting a Solar-metallicity M Dwarf et présentée sur le site du NoirLab : ‘Marshmallow’ World Orbiting a Cool Red Dwarf Star.
