WASP-193b, une nouvelle exoplanète, est 50 % plus grande que Jupiter mais sept fois moins massive, avec une densité extrêmement faible similaire à celle de la barbe à papa. Découverte par WASP et confirmée par des observatoires au Chili, sa formation remet en question les théories planétaires actuelles et nécessite une étude plus approfondie. Crédit : Issues.fr.com
Ce exoplanète est plus grand mais sept fois moins massif que Jupiter et est la deuxième planète la moins dense découverte à ce jour.
Une équipe internationale dirigée par des chercheurs du Laboratoire EXOTIC de l'Université de Liège, en collaboration avec MIT et l'Institut d'Astrophysique d'Andalousie, vient de découvrir WASP-193b, une planète géante d'une densité extraordinairement faible en orbite autour d'une étoile lointaine semblable au Soleil.
Une planète récemment découverte, située à environ 1 200 années-lumière de la Terre, est 50 % plus grande que Jupiter mais sept fois moins massive. Cela lui confère une densité extrêmement faible, comparable à celle de la barbe à papa.
« WASP-193b est la deuxième planète la moins dense découverte à ce jour, après Kepler-51d, qui est beaucoup plus petite », explique Khalid Barkaoui, chercheur postcotral au Laboratoire EXOTIC de l'ULiège et premier auteur de l'article publié dans Astronomie naturelle. Sa densité extrêmement faible en fait une véritable anomalie parmi les plus de cinq mille exoplanètes découvertes à ce jour. Cette densité extrêmement faible ne peut pas être reproduite par les modèles standards de géantes gazeuses irradiées, même dans l’hypothèse irréaliste d’une structure sans noyau.
Découverte et observations initiales
La nouvelle planète a été initialement repérée par le Wide Angle Search for Planets (WASP), une collaboration internationale d'institutions universitaires qui exploitaient ensemble deux observatoires robotiques, l'un dans l'hémisphère nord et l'autre dans l'hémisphère sud. Chaque observatoire utilisait un ensemble de caméras grand angle pour mesurer la luminosité de milliers d’étoiles individuelles dans tout le ciel.
Dans les données prises entre 2006 et 2008, puis de nouveau entre 2011 et 2012, l'observatoire WASP-South a détecté des transits périodiques, ou baisses de lumière, de l'étoile WASP-193. Les astronomes ont déterminé que les baisses périodiques de luminosité de l’étoile correspondaient au fait qu’une planète passe devant l’étoile tous les 6,25 jours. Les scientifiques ont mesuré la quantité de lumière bloquée par la planète à chaque transit, ce qui leur a donné une estimation de la taille de la planète.
Vue d'artiste de la densité du WASP-193b par rapport à la barbe à papa. Crédit : Université de Liège
Mesures détaillées et densité surprenante
L'équipe a ensuite utilisé les observatoires TRAPPIST-Sud et SPECULOOS-Sud — dirigés par Michaël Gillon, directeur de recherche FNRS et astrophysicien à l'ULiège — situés dans le désert d'Atacama au Chili pour mesurer le signal planétaire dans différentes longueurs d'onde et valider le caractère planétaire de l'onde. objet éclipsant. Enfin, ils ont également utilisé des observations spectroscopiques recueillies par le HARPES et spectrographes CORALIE – également situés au Chili (ESO)- pour mesurer la masse de la planète.
À leur grande surprise, les mesures accumulées ont révélé une densité extrêmement faible pour la planète. Sa masse et sa taille, ont-ils calculé, étaient respectivement d'environ 0,14 et 1,5 de celles de Jupiter. La densité résultante était d'environ 0,059 gramme par centimètre cube.
La densité de Jupiter, en revanche, est d'environ 1,33 gramme par centimètre cube ; et la Terre représente 5,51 grammes par centimètre cube. L’un des matériaux les plus proches en densité de la nouvelle planète gonflée est la barbe à papa, qui a une densité d’environ 0,05 gramme par centimètre cube.
Le mystère de la composition de WASP-193b
« La planète est si légère qu'il est difficile d'imaginer un matériau analogue à l'état solide », explique Julien de Wit, professeur au Massachusetts Institute of Technology (MIT) et co-auteur. « La raison pour laquelle elle est proche de la barbe à papa est que les deux sont plutôt aériennes. 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 autant est une question à laquelle aucune théorie existante sur la formation planétaire ne peut encore répondre. Cela nécessite certainement un dépôt d’énergie important à l’intérieur de la planète, mais les détails du mécanisme ne sont pas encore compris.
Recherches et défis futurs
« 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. Nous ne pouvons pas expliquer comment cette planète s'est formée. Examiner de plus près son atmosphère nous permettra de contraindre un chemin d'évolution de cette planète, ajoute Francisco Pozuelos, astronome à l'Instituto de Astrofisica de Andalucia (IAA-CSIC, Grenade, Espagne).
« WASP-193b est un mystère cosmique. Sa résolution nécessitera davantage de travaux observationnels et théoriques, notamment pour mesurer ses propriétés atmosphériques avec le télescope spatial JWST et les confronter à différents mécanismes théoriques pouvant conduire à une inflation aussi extrême », conclut Khalid Barkaoui.
Pour en savoir plus sur cette découverte, voir La découverte d’une exoplanète « barbe à papa » super moelleuse choque les scientifiques.
