L'épave d'une étoile morte pourrait être le lieu de naissance d'une nouvelle planète.
L’existence de planètes de deuxième génération était théoriquement prédite il y a plus de 15 ans. Mais ce monde « phénix », s’il était confirmé, serait le premier réellement repéré, rapportent des scientifiques le 5 octobre dans Astronomie naturelle.
« Un phénix renaît des cendres de son prédécesseur, et cette planète est formée des cendres de l'étoile », explique l'astronome Jamie Williams, de l'université de Warwick à Coventry, en Angleterre.
Cette découverte suggère que les systèmes planétaires peuvent avoir une seconde vie même après la mort de leurs étoiles.
Avant cette découverte, ce processus de formation des planètes ressemblait « davantage à une hypothèse, plutôt à une spéculation », explique le planétologue Zifan Lin de l'Université Washington de Saint-Louis, qui n'a pas participé aux nouveaux travaux. « C'est la première fois que nous voyons des preuves de ce processus. »
Williams et ses collègues ont trouvé des signes de la planète dans l'atmosphère d'une naine blanche appelée HS 0209+0832. Les naines blanches sont les petits noyaux denses laissés après que des étoiles de faible masse – comme notre soleil – se soient transformées en étoiles géantes rouges à la fin de leur vie, emportant finalement toute la matière extérieure.
Ces cadavres stellaires sont si denses que la plupart des éléments chimiques s’enfoncent en leur centre, leur laissant une atmosphère vierge composée presque entièrement d’hydrogène et d’hélium. Mais les astronomes ont découvert qu’entre un quart et la moitié de ces étoiles sont « polluées » par des éléments comme le silicium et le fer, présents dans la roche.
Ces éléments proviennent probablement de planètes brisées que l’étoile a dévorées au cours de son expansion. « Ils peuvent être des sondes à l'intérieur des planètes », explique Lin. Les astronomes ont également découvert des planètes entières qui semblent avoir survécu à la disparition de leurs étoiles et qui tournent toujours autour de la naine blanche restante. Ironiquement, certains astronomes pensent que ces étoiles mortes pourraient être un terrain de chasse privilégié pour des signes de vie extraterrestre.
HS 0209+0832 était un cinglé connu. Lorsque le télescope spatial Hubble l'a observée en 1999, les astronomes ont pu constater que la naine blanche contenait un mystérieux mélange de produits chimiques, mais ils n'ont pas pu les identifier. Depuis lors, des études plus détaillées ont été menées sur la façon dont certains atomes apparaîtraient dans les atmosphères stellaires, explique Williams.
La réanalyse de ces observations a montré que la naine blanche ne contient que des traces de silicium et presque pas de fer, ont découvert Williams et ses collègues. Mais il contient une quantité ridicule de niobium. Ce métal dur et argenté, utilisé dans les bijoux, les systèmes de fusées et les supraconducteurs, est rare sur Terre et n'a jamais été observé chez une naine blanche.
« Nous n'avons jamais observé quoi que ce soit dans l'univers qui soit aussi riche en niobium », explique Williams. « Au début, nous étions assez confus. »
Un indice sur la façon dont il est arrivé là vient des origines de l'élément. Le niobium se forme lors du lent processus de capture de neutrons, ou processus s, qui se produit principalement dans certaines étoiles géantes rouges lorsqu'elles perdent leur atmosphère et meurent. Les noyaux de fer se transforment en éléments plus lourds au cours d’une série d’accrétions et de désintégrations qui peuvent prendre des milliers d’années.
La matière éjectée d'une étoile mourante aurait pu fusionner pour former une nouvelle planète remplie d'éléments du processus S, explique Williams. Ensuite, la naine blanche résultante pourrait lentement siroter l'atmosphère de la nouvelle planète, laissant une nouvelle couche de niobium et d'autres éléments du processus s sur le visage de la naine blanche.
Pour étayer cette idée, l’équipe a examiné les observations de HS 0209+0832 prises avec le télescope spatial TESS, qui chasse les exoplanètes en observant de petits changements dans la lumière de leurs étoiles lorsque les planètes orbitent. La luminosité de la naine blanche change sur une période d'environ 4,4 jours, a découvert l'équipe. C'est trop lent pour être lié à la propre rotation de la naine blanche.
Mais cela pourrait s’expliquer par une planète géante gazeuse en orbite très proche de l’étoile, à environ 4 % de la distance entre la Terre et le Soleil, soit 6 millions de kilomètres. Williams l'imagine comme une version argentée de Jupiter.
« Nous ne sommes pas vraiment sûrs de ce que c'est si ce n'est pas une planète », dit-il. « Une planète est l'explication la plus raisonnable. »
Notre soleil connaîtra un jour le même sort que son prédécesseur HS 0209+0832. Nous n'en savons pas encore assez sur les planètes de deuxième génération pour dire si notre système solaire pourrait en avoir une après la mort du soleil, dit Williams. « Mais je pense que c'est tout à fait possible. »