Les astronomes du MIT ont découvert une planète environ 140 années-lumière de la Terre qui s'effondre rapidement en morceaux.
Le monde en désintégration concerne la masse de mercure, bien qu'il tourne environ 20 fois plus près de son étoile que le mercure du soleil, terminant une orbite toutes les 30,5 heures. À une telle proximité de son étoile, la planète est probablement couverte de magma qui bouillonne dans l'espace. Alors que la planète de rôtissage siffle autour de son étoile, elle perd une énorme quantité de minéraux de surface et s'évapore efficacement.
Les astronomes ont repéré la planète en utilisant le satellite d'enquête en transit de la NASA (TESS), une mission dirigée par le MIT qui surveille les étoiles les plus proches pour les transits, ou des caissons périodiques de la lumière des étoiles qui pourraient être des signes d'exoplanètes en orbite. Le signal qui a fait basculer les astronomes était un transit particulier, avec une baisse qui a fluctué en profondeur chaque orbite.
Les scientifiques ont confirmé que le signal est une planète rocheuse en orbite étroite qui traîne une longue queue de débris en forme de comète.
« L'étendue de la queue est gargantuesque, s'étendant jusqu'à 9 millions de kilomètres de long, soit environ la moitié de l'orbite entière de la planète », explique Marc Hon, un post-doctorant de l'Institut Kavli du MIT pour l'astrophysique et la recherche spatiale.
Il semble que la planète se désintégre à un rythme dramatique, perdant une quantité de matériel équivalent à un mont Everest chaque fois qu'il orbite son étoile. À ce rythme, compte tenu de sa petite masse, les chercheurs prédisent que la planète pourrait complètement se désintégrer dans environ 1 à 2 millions d'années.
« Nous avons eu de la chance de l'attraper exactement quand il disparaît vraiment », explique Avi Shplure, collaborateur de The Discovery qui est également au Tess Science Office. « C'est comme dans son dernier souffle. »
Hon et Shporter, ainsi que leurs collègues, ont publié leurs résultats dans le Lettres de journal astrophysique. Leurs co-auteurs du MIT incluent Saul Rappaport, Andrew Vanderburg, Jeroen Audenaert, William Fong, Jack Haviland, Katharine Hesse, Daniel Muthukrishna, Glen Petitpas, Ellie Schmelzer, Sara Seager et George Ricker, ainsi que des collaborateurs de multiples autres institutions.
Rôtissage
La nouvelle planète, que les scientifiques ont marqué comme BD + 05 4868 AB, a été détectée presque par hasard.
« Nous ne cherchons pas ce genre de planète », dit Hon. « Nous faisions la vérification de la planète typique, et je suis arrivé à repérer ce signal qui semblait très inhabituel. »
Le signal typique d'une exoplanet en orbite ressemble à une brève baisse dans une courbe de lumière, qui se répète régulièrement, indiquant qu'un corps compact comme une planète passe brièvement devant et bloquant temporairement la lumière de son étoile hôte.
Ce modèle typique était différent de ce que l'hon et ses collègues ont détecté de l'étoile hôte BD + 05 4868 A, située dans la constellation de Pegasus. Bien qu'un transit soit apparu toutes les 30,5 heures, la luminosité a pris beaucoup plus de temps pour revenir à la normale, suggérant une longue structure de fuite bloquant toujours la lumière des étoiles. Encore plus intrigant, la profondeur de la trempette a changé avec chaque orbite, suggérant que tout ce qui passait devant l'étoile n'était pas toujours la même forme ou bloquait la même quantité de lumière.
« La forme du transit est typique d'une comète avec une longue queue », explique Hon, « sauf qu'il est peu probable que cette queue contienne des gaz volatils et de la glace comme prévu d'une véritable comète – ils ne survivraient pas longtemps à une proximité aussi proche de l'étoile hôte. Les grains minéraux ont été évaporés de la surface planétaire, cependant, peut-être suffisamment longtemps pour présenter une queue distinctive. »
Compte tenu de sa proximité avec son étoile, l'équipe estime que la planète rôtit à environ 1 600 degrés Celsius, soit près de 3 000 degrés Fahrenheit. Alors que l'étoile rôtit la planète, tous les minéraux à sa surface bouillaient probablement et s'échappent dans l'espace, où ils se refroidissent dans une longue et poussiéreuse queue.
La disparition spectaculaire de cette planète est une conséquence de sa faible masse, qui est entre celle du mercure et de la lune. Des planètes terrestres plus massives comme la Terre ont une traction gravitationnelle plus forte et peuvent donc conserver leurs atmosphères. Pour BD + 05 4868 AB, les chercheurs soupçonnent qu'il y a très peu de gravité pour maintenir la planète ensemble.
« Il s'agit d'un très petit objet, avec une gravité très faible, de sorte qu'elle perd facilement beaucoup de masse, ce qui affaiblit ensuite sa gravité, de sorte qu'il perd encore plus de masse », explique Shpleur. « C'est un processus en fuite, et cela ne fait que s'aggraver pour la planète. »
Sentier minéral
Sur les près de 6 000 planètes que les astronomes ont découvertes à ce jour, les scientifiques ne connaissent que trois autres planètes en désintégration au-delà de notre système solaire. Chacun de ces mondes en ruine a été repéré il y a plus de 10 ans en utilisant des données du télescope spatial Kepler de la NASA. Les trois planètes ont été repérées avec des queues similaires en forme de comète. BD + 05 4868 AB a la queue la plus longue et les transits les plus profonds des quatre planètes désintégrées connues à ce jour.
« Cela implique que son évaporation est la plus catastrophique, et elle disparaîtra beaucoup plus rapidement que les autres planètes », explique Hon.
L'étoile hôte de la planète est relativement proche, et donc plus brillante que les étoiles hébergeant les trois autres planètes en désintégration, ce qui rend ce système idéal pour d'autres observations en utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA (JWST), ce qui peut aider à déterminer la composition minérale de la queue de poussière en identifiant quelles couleurs de la lumière infrarouge l'absorbe.
Cet été, l'honorable et étudiant diplômé Nicholas Tusay de Penn State University dirigera les observations de BD + 05 4868 AB en utilisant JWST. « Ce sera une occasion unique de mesurer directement la composition intérieure d'une planète rocheuse, qui peut nous en dire beaucoup sur la diversité et l'habitabilité potentielle des planètes terrestres en dehors de notre système solaire », explique Hon.
Les chercheurs examineront également les données TESS pour les signes d'autres mondes en désintégration.
« Parfois, avec la nourriture vient l'appétit, et nous essayons maintenant de lancer la recherche de ce type d'objets », explique Shplure. « Ce sont des objets étranges, et la forme du signal change avec le temps, ce qui est difficile à trouver pour nous. Mais c'est quelque chose sur lequel nous travaillons activement. »
