Espace : des scientifiques découvrent une planète si grande qu'elle ne devrait pas exister - CNEWS

La découverte d'une exoplanète de 13 fois la masse de la Terre autour d'une étoile de type naine rouge déconcerte les chercheurs. Quel que soit le scénario envisagé, ils ne parviennent pas à expliquer comment une planète aussi massive a pu se former dans les parages d'une telle étoile.

Au grand bal cosmique qui voit tourner les planètes autour des étoiles, ce couple-là n’était guère attendu. D’un côté, une naine rouge, LHS 3154, petite étoile pâlotte et presque "froide" pour un soleil : environ 2600 °C. Autour d’elle, à seulement 3 millions de km, orbite en 3,5 jours une planète géante de type Neptune, LHS3154b. La masse de l’étoile ne représente que 10 % de celle du soleil. La planète, elle, fait 13 fois la masse de la Terre. C’est ça qui ne colle pas.

Planète et étoile sont trop proches en masse, 100 fois plus que la Terre et le Soleil par exemple. "Le disque de formation de planètes autour d’une étoile comme LHS 3154 ne devrait pas avoir la masse suffisante pour former cette planète. Mais elle est là. Nous avons donc besoin de revoir notre compréhension de la formation des planètes et des étoiles", déclare Suvrath Mahadevan, de l’Université de Pennsylvanie et co-auteur d’une publication le 30 novembre 2023 dans la revue Science.

Deux scénarios pour une naissance, et aucun ne va

Les planètes peuvent se former de deux façons. Le premier scénario envisage la fragmentation d'un disque protoplanétaire sous l'effet de sa propre gravité. Cela produit de gros amas qui finissent par former des planètes massives. L’autre voie consiste en l’accrétion progressive de poussières et de roches sur des protoplanètes qui grossissent ainsi peu à peu, et s’entoure éventuellement de gaz. C'est sans doute ce qui s’est passé dans notre système solaire. Le premier scénario est a priori rejeté par les chercheurs car LHS3154b est seule dans les parages de son étoile. Or, la fragmentation du disque auraient dû faire naître d’autres planètes.

Reste donc la piste de l’accrétion. Pour tenter de décrire la naissance de l’improbable planète, les chercheurs ont fait tourner les simulations, plus de 300 au total, avec différentes configurations de disques protoplanétaires comme il en a été observé autour d’autres étoiles de type naine rouge. Aucune n’a accouché d’une planète de plus de 10 masses solaires avec une période inférieure à 10 jours, peut-on lire dans l’article de Science. Le mystère est donc entier...

Faire grossir le disque protoplanétaire

Même si sa présence est inexplicable, l'existence de la planète est considérée comme certaine. Elle a été détectée par la méthode des vitesses radiales, grâce au spectrographe Habitable Zone Planet Finder (HPF) installé sur le télescope Hobby-Eberly de l’observatoire McDonald au Texas (Etats-Unis). En capturant la lumière émise par l’étoile, les chercheurs ont pu observer que sa longueur d’onde variait périodiquement. Cet effet Doppler traduit les petits mouvements de l’étoile engendrés par l’attraction gravitationnelle de LHS3154b. En tout, 137 observations ont eu lieu entre janvier 2020 et avril 2022, afin de déterminer les caractéristiques du couple.

Puisqu’elle est bien là, les chercheurs envisagent différentes pistes pour expliquer sa présence. Notamment, ils songent à revoir leurs modèles de disques protoplanétaires sachant qu’ils n’ont guère le choix : la seule façon de créer une planète aussi massive que LHS3154b autour d’une étoile aussi petite est de partir d’un disque protoplanétaire plus massif, ce qui n’a encore jamais été vu autour d’une naine rouge. Les observations précédentes disques sont-elles biaisées ? De quelle manière ? LHS3154b pose décidément bien des questions. "Cette découverte fait vraiment ressortir à quel point nous savons peu de choses sur l'Univers", conclut modestement Suvrath Mahadevan.

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