Star TOI-6894 est comme beaucoup dans notre galaxie, un petit nain rouge et seulement environ 20% de la masse de notre soleil. Comme de nombreuses petites étoiles, il ne devrait pas fournir des conditions appropriées pour la formation et l'hébergement d'une grande planète.
Cependant, une équipe internationale d'astronomes a trouvé la signature indubitable d'une planète géante, appelée TOI-6894B, en orbite cette petite étoile. L'œuvre est publiée dans Astronomie naturelle.
Ce système a été découvert dans le cadre d'une enquête à grande échelle sur les données de Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite), à la recherche de planètes géantes autour d'étoiles à faible masse, dirigée par le Dr Edward Bryant, qui a terminé ce travail à l'Université de Warwick et au Mullard Space Science Laboratory de l'Université de l'UCL.
Le Dr Edward Bryant, boursier et premier auteur de Warwick Astrophysics a déclaré: « J'étais très excité par cette découverte. J'ai initialement fouillé les observations Tess de plus de 91 000 étoiles de low-masse à faible masse à la recherche de planètes géantes.
« Ensuite, en utilisant des observations prises avec l'un des plus grands télescopes du monde, le VLT d'ESO, j'ai découvert TOI-6894B, une planète géante transitant la star de masse la plus basse connue à ce jour pour héberger une telle planète. Nous ne nous attendions pas à des planètes comme TOI-6894B pour être en mesure de se former autour des étoiles à peu de masse. Cette discover sera une colonne pour comprendre les extraits de la planète Giant.
La planète (TOI-6894B) est un géant du gaz de faible densité avec un rayon un peu plus grand que celui de Saturne mais avec seulement environ 50% de la masse de Saturne. L'étoile (TOI-6894) est l'étoile de masse la plus basse pour avoir une planète géante en transit découverte à ce jour et n'a que 60% de la taille de la plus petite étoile pour accueillir une telle planète.
Le Dr Daniel Bayliss, professeur agrégé à l'Université de Warwick, a déclaré: « La plupart des stars de notre galaxie sont en fait de petites stars exactement comme celle-ci, avec des masses basses et qui ne pouvaient pas accueillir des planètes géantes au gaz. Donc, le fait que cette star héberge une planète géante a de grandes implications pour le nombre total de planètes géantes que nous estimons existant dans notre galaxie. »
Un défi à la théorie principale
Le Dr Vincent Van Eylen, du Mullard Space Science Laboratory de l'UCL, a déclaré: « C'est une découverte intrigante. Nous ne comprenons pas vraiment comment une star avec si peu de masse peut former une planète aussi massive. C'est l'un des objectifs de la recherche de plus de modèles et mieux comment notre propre système solaire s'est formé. »
La théorie la plus largement ancrée de la formation de la planète est appelée la théorie de l'accrétion centrale. Un noyau planétaire se forme d'abord par l'accrétion (accumulation progressive de matériel) et à mesure que le noyau devient plus massif, il attire finalement des gaz qui forment une atmosphère. Il devient alors suffisamment massif pour entrer dans un processus d'accrétion de gaz en fuite pour devenir un géant du gaz.
Dans cette théorie, la formation de géants du gaz est plus difficile autour des étoiles à faible masse car la quantité de gaz et de poussière dans un disque protoplanétaire autour de l'étoile (la matière première de la formation de la planète) est trop limitée pour permettre à un noyau suffisamment massif de se former et le processus de fuite.
Pourtant, l'existence de TOI-6894B (une planète géante en orbite autour d'une étoile de masse extrêmement faible) suggère que ce modèle ne peut pas être complètement précis et que des théories alternatives sont nécessaires.
Edward a ajouté: « Compte tenu de la masse de la planète, TOI-6894B aurait pu se former par un processus d'intermédiaire de l'accrétion du noyau, dans lequel un protoplanet se forme et accumule régulièrement du gaz sans que le noyau ne devienne suffisamment massif pour l'accrétion de gaz coulée.
« Alternativement, il aurait pu se former à cause d'un disque gravitationnel instable. Dans certains cas, le disque entourant l'étoile deviendra instable en raison de la force gravitationnelle qu'elle exerce sur elle-même. Ces disques peuvent alors se fragmenter, avec le gaz et la poussière s'effondrer pour former une planète. »
Mais l'équipe a constaté qu'aucune théorie ne pouvait complètement expliquer la formation de TOI-6894B à partir des données disponibles, ce qui laisse l'origine de cette planète géante comme une question ouverte pour l'instant.
Réponses atmosphériques
Une voie pour faire la lumière sur le mystère de la formation de TOI-6894B est une analyse atmosphérique détaillée. En mesurant la distribution du matériau dans la planète, les astronomes peuvent déterminer la taille et la structure du noyau de la planète, qui peut nous dire si TOI-6894B s'est formé via l'accrétion ou via un disque instable.
Ce n'est pas la seule caractéristique intéressante de l'atmosphère de TOI-6894B; Il est inhabituellement froid pour un géant du gaz. La plupart des géants du gaz trouvés par des chasseurs d'exoplanet sont des jupites chauds, des géants du gaz massifs avec des températures d'environ 1 000 à 2 000 Kelvin.
TOI-6894B, en comparaison, n'est que 420 Kelvin. La température fraîche aux côtés d'autres caractéristiques de cette planète, comme les transits très profonds, en fait l'une des planètes géantes les plus prometteuses pour que les astronomes caractérisent avec une atmosphère fraîche.
Le professeur Amaury Triaud, l'Université de Birmingham, co-auteur et membre de la collaboration Speculoos, a déclaré: « Sur la base de l'irradiation stellaire de TOI-6894B, nous nous attendons à ce que l'atmosphère soit dominée par la chimie du méthane, qui est extrêmement rare que ce soit la première fois que cela se trouve dans une atmosphère.
« TOI-6894B présente probablement une exoplanet de référence pour l'étude des atmosphères dominées par le méthane et le meilleur` `laboratoire '' pour étudier une atmosphère planétaire contenant du carbone, de l'azote et de l'oxygène à l'extérieur du système solaire. »
L'atmosphère de TOI-6894B devrait déjà être observée par le télescope spatial James Webb (JWST) dans les 12 prochains mois. Cela devrait permettre aux astronomes de déterminer lequel, si l'un ou l'autre des théories possibles peut expliquer la formation de cette planète inattendue.
Le co-auteur, le Dr Andrés Jordán, chercheur à l'Institut du Millennium of Astrophysics et professeur à l'Université Adolfo Ibáñez, a déclaré: « Ce système fournit un nouveau défi pour les modèles de formation de planète, et il offre une cible très intéressante pour les observations de suivi pour caractériser son atmosphère.
« Cette découverte est le résultat d'un programme systématique que nous réalisons depuis plusieurs années du Chili et du Royaume-Uni. Nos efforts nous ont permis de contribuer de manière significative à une meilleure compréhension de la fréquence à laquelle les petites étoiles peuvent former des planètes géantes, et nous fournissons des cibles privilégiées pour le suivi des plates-formes spatiales. »
