Une nouvelle planète « étrange » conserve son atmosphère malgré le rayonnement incessant de l’étoile proche

Une exoplanète rare qui aurait dû être réduite à l'état de roche nue par le rayonnement intense de son étoile hôte proche a développé une atmosphère gonflée à la place – la dernière d'une série de découvertes obligeant les scientifiques à repenser les théories sur la façon dont les planètes vieillissent et meurent dans des environnements extrêmes.

Surnommée « Phoenix » pour sa capacité à survivre à l'énergie rayonnante de son étoile géante rouge, la planète nouvellement découverte illustre la grande diversité des systèmes solaires et la complexité de l'évolution planétaire, en particulier à la fin de la vie des étoiles.

Les résultats sont publiés dans Le journal astronomique.

“Cette planète n'évolue pas comme nous le pensions, elle semble avoir une atmosphère beaucoup plus grande et moins dense que ce à quoi nous nous attendions pour ces systèmes”, a déclaré Sam Grunblatt, astrophysicien de l'Université Johns Hopkins qui a dirigé la recherche. “La grande question est de savoir comment il a pu conserver cette atmosphère en dépit d'être si proche d'une si grande star.”

La nouvelle planète appartient à une catégorie de mondes rares appelés « Neptunes chauds » car ils partagent de nombreuses similitudes avec la géante gelée la plus éloignée du système solaire, bien qu'ils soient beaucoup plus proches de leurs étoiles hôtes et beaucoup plus chauds.

Officiellement nommée TIC365102760 b, la dernière planète gonflée est étonnamment plus petite, plus ancienne et plus chaude que ce que les scientifiques pensaient possible. Elle est 6,2 fois plus grande que la Terre, effectue une orbite autour de son étoile mère tous les 4,2 jours et est environ six fois plus proche de son étoile que Mercure ne l'est du soleil.

En raison de l'âge de Phoenix et des températures torrides, associés à sa densité étonnamment faible, le processus de destruction de son atmosphère a dû se produire à un rythme plus lent que ce que les scientifiques pensaient possible, ont conclu les scientifiques. Ils ont également estimé que la planète est 60 fois moins dense que la « Neptune chaude » la plus dense découverte à ce jour, et qu’elle ne survivra pas plus de 100 millions d’années avant de commencer à mourir en spirale dans son étoile géante.

“C'est la plus petite planète que nous ayons jamais trouvée autour d'une de ces géantes rouges, et probablement la planète de masse la plus faible en orbite autour d'une étoile géante (rouge) que nous ayons jamais vue”, a déclaré Grunblatt. “C'est pourquoi cela semble vraiment bizarre. Nous ne savons pas pourquoi il a encore une atmosphère alors que d'autres “Neptunes chauds” beaucoup plus petits et beaucoup plus denses semblent perdre leur atmosphère dans des environnements beaucoup moins extrêmes.”

Grunblatt et son équipe ont pu obtenir de telles informations en concevant une nouvelle méthode permettant d'affiner les données du Transiting Exoplanet Survey Satellite de la NASA. Le télescope du satellite peut repérer les planètes de faible densité car elles atténuent la luminosité de leurs étoiles hôtes lorsqu'elles passent devant elles. Mais l'équipe de Grunblatt a filtré la lumière indésirable dans les images et les a ensuite combinées avec des mesures supplémentaires de l'observatoire WM Keck sur le volcan Maunakea à Hawaï, une installation qui suit les minuscules oscillations des étoiles causées par leurs planètes en orbite.

Les résultats pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre comment des atmosphères comme celle de la Terre pourraient évoluer, a déclaré Grunblatt. Les scientifiques prédisent que dans quelques milliards d’années, le Soleil se transformera en une étoile géante rouge qui gonflera et engloutira la Terre et les autres planètes intérieures.

“Nous ne comprenons pas très bien l'évolution tardive des systèmes planétaires”, a déclaré Grunblatt. “Cela nous dit que peut-être l'atmosphère terrestre n'évoluera pas exactement comme nous le pensions.”

Les planètes gonflées sont souvent composées de gaz, de glace ou d’autres matériaux plus légers qui les rendent globalement moins denses que n’importe quelle planète du système solaire. Ils sont si rares que les scientifiques pensent que seulement 1 % environ des étoiles en possèdent.

Les exoplanètes comme Phoenix ne sont pas aussi souvent découvertes car leur petite taille les rend plus difficiles à repérer que les plus grandes et plus denses, a déclaré Grunblatt. C'est pourquoi son équipe recherche davantage de ces mondes plus petits. Ils ont déjà trouvé une dizaine de candidats potentiels avec leur nouvelle technique.

“Nous avons encore un long chemin à parcourir pour comprendre comment les atmosphères planétaires évoluent au fil du temps”, a déclaré Grunblatt.