WASP-193b, une planète récemment découverte, est plus grande que Jupiter mais a une densité remarquablement faible, semblable à celle de la barbe à papa. Cette anomalie remet en question les théories existantes sur la formation planétaire et présente un cas unique parmi les planètes connues. Une analyse plus approfondie, notamment de ses propriétés atmosphériques, pourrait fournir des informations plus approfondies sur ses caractéristiques inhabituelles. Crédit : Issues.fr.com
Les astronomes ont découvert WASP-193b, une planète extraordinairement légère en orbite autour d'une étoile lointaine de notre galaxie. Il dépasse Jupiter en taille mais correspond à la densité de la barbe à papa, ce qui présente un mystère dans la science planétaire.
La nouvelle planète, nommée WASP-193b, semble éclipser Jupiter en taille, mais elle ne représente qu'une fraction de sa densité. Les scientifiques ont découvert que la géante gazeuse est 50 % plus grande que Jupiter et environ un dixième de sa densité – une densité extrêmement faible comparable à celle de la barbe à papa.
WASP-193b est la deuxième planète la plus légère découverte à ce jour, après la plus petite, Neptune-comme un monde, Kepler 51d. La taille beaucoup plus grande de la nouvelle planète, combinée à sa densité ultra-légère, font de WASP-193b une curiosité parmi plus de 5 400 planètes découvertes à ce jour.
« Trouver ces objets géants avec une si faible densité est vraiment très rare », déclare l'auteur principal et MIT postdoc Khalid Barkaoui. « Il existe une classe de planètes appelées Jupiters gonflés, et leur nature reste un mystère depuis 15 ans maintenant. Et c’est un cas extrême de cette classe.
« Nous ne savons pas où placer cette planète dans toutes les théories de formation que nous avons actuellement, car c'est une valeur aberrante parmi toutes », ajoute le co-auteur principal Francisco Pozuelos, chercheur principal à l'Instituto de Astrofísica de Andalucía- CSIC (Espagne). « Nous ne pouvons pas expliquer comment cette planète s’est formée, sur la base de modèles d’évolution classiques. Regarder de plus près son atmosphère nous permettra d’obtenir un chemin évolutif de cette planète.
Vue d'artiste de la densité du WASP-193b par rapport à la barbe à papa. Crédit : Université de Liège
Découverte par WASP
La nouvelle planète a été initialement repérée par le Wide Angle Search for Planets, ou WASP, une collaboration internationale d'institutions universitaires qui exploitent ensemble deux observatoires robotiques, l'un dans l'hémisphère nord et l'autre dans l'hémisphère sud. Chaque observatoire utilise un ensemble de caméras grand angle pour mesurer la luminosité de milliers d'étoiles individuelles dans tout le ciel.
Lors d'enquêtes réalisées entre 2006 et 2008, puis de nouveau entre 2011 et 2012, l'observatoire WASP-South a détecté des transits périodiques, ou des baisses de lumière, de WASP-193, une étoile brillante proche du soleil, située à 1 232 années-lumière de la Terre. Les astronomes ont déterminé que les baisses périodiques de luminosité de l'étoile correspondaient à une planète tournant autour de l'étoile et bloquant sa lumière, tous les 6,25 jours. Les scientifiques ont mesuré la quantité totale de lumière que la planète bloquait à chaque transit, ce qui leur a donné une estimation de la taille géante de la planète, super-Jupiter.
Les astronomes ont ensuite cherché à déterminer la masse de la planète – une mesure qui révélerait alors sa densité et potentiellement aussi des indices sur sa composition. Pour obtenir une estimation de la masse, les astronomes utilisent généralement la vitesse radiale, une technique dans laquelle les scientifiques analysent le spectre d'une étoile ou diverses longueurs d'onde de la lumière lorsqu'une planète tourne autour de l'étoile. Le spectre d'une étoile peut être modifié de manière spécifique en fonction de ce qui attire l'étoile, comme une planète en orbite. Plus une planète est massive et plus elle est proche de son étoile, plus son spectre peut se déplacer – une distorsion qui peut donner aux scientifiques une idée de la masse d'une planète.
Pour WASP-193 b, les astronomes ont obtenu des spectres supplémentaires à haute résolution de l'étoile pris par divers télescopes au sol et ont tenté d'utiliser la vitesse radiale pour calculer la masse de la planète. Mais ils revenaient toujours vides – précisément parce que, comme il s’est avéré, la planète était beaucoup trop légère pour avoir une quelconque attraction détectable sur son étoile.
« En général, les grosses planètes sont assez faciles à détecter car elles sont généralement massives et entraînent une forte attraction sur leur étoile », explique Julien de Wit, chercheur au Massachusetts Institute of Technology (MIT).. « Mais ce qui était délicat avec cette planète, c'est que même si elle est grande, énorme, sa masse et sa densité sont si faibles qu'il était en fait très difficile de la détecter avec la seule technique de la vitesse radiale. C’était une tournure intéressante.
Densité de la barbe à papa
Les calculs confirment que WASP-193b a une masse d'environ 0,14 fois celle de Jupiter et une densité d'environ 0,059 gramme par centimètre cube, considérablement inférieure à celle de Jupiter et de la Terre, mais similaire aux 0,05 gramme par centimètre cube de barbe à papa.
« Il nous a fallu près de quatre ans pour collecter toutes les données nécessaires à l'obtention de la masse de WASP-193b », explique Barkaoui. « La planète est si légère qu’il est difficile d’imaginer un matériau analogue à l’état solide. La raison pour laquelle elle est proche de la barbe à papa est que les deux sont principalement constituées de gaz légers plutôt que de solides. La planète est fondamentalement super moelleuse.
Les chercheurs soupçonnent que la nouvelle planète est constituée principalement d’hydrogène et d’hélium, comme la plupart des autres géantes gazeuses de la galaxie. Pour WASP-193b, ces gaz forment probablement une atmosphère extrêmement gonflée qui s'étend sur des dizaines de milliers de kilomètres plus loin que la propre atmosphère de Jupiter. Comment exactement une planète peut-elle gonfler jusqu'à présent, tout en conservant une densité ultra-légère, est une question à laquelle aucune théorie existante sur la formation planétaire ne peut encore répondre.
« WASP-193b est un mystère sympa », conclut Barkaoui. « Le résoudre nécessitera davantage de travaux d'observation et de théorie, notamment pour mesurer ses propriétés atmosphériques avec le télescope spatial JWST et les confronter à différents mécanismes théoriques pouvant aboutir à une inflation aussi extrême. »
Pour en savoir plus sur cette découverte :
- La découverte d’une exoplanète « barbe à papa » super moelleuse choque les scientifiques
- Les astronomes découvrent un « mystère cosmique » : une planète géante aussi moelleuse que de la barbe à papa
