Concept artistique de TIC365102760 b, surnommé Phoenix pour sa capacité à survivre de près au rayonnement intense d'une étoile géante rouge. Crédit : Roberto Molar Candanosa/Université Johns Hopkins
Phénix, un exoplanète défiant la dégradation habituelle causée par sa géante rouge proche, conserve une atmosphère épaisse, bouleversant les hypothèses sur la perte atmosphérique et la désintégration planétaire dans des environnements stellaires difficiles.
Une exoplanète unique a été découverte qui aurait dû être réduite en roche nue par le rayonnement intense de son étoile hôte proche, mais qui, d'une manière ou d'une autre, a développé une atmosphère gonflée. Il s’agit de la dernière d’une série de découvertes obligeant les scientifiques à repenser les théories sur la façon dont les planètes vieillissent et meurent dans des environnements extrêmes.
Surnommée « Phénix » pour sa capacité à survivre à l'énergie radiante de son étoile géante rouge, la planète nouvellement découverte illustre la grande diversité des systèmes solaires et la complexité de l'évolution planétaire, en particulier à la fin de la vie des étoiles.
Les résultats ont été publiés le 5 juin dans Le journal astronomique.
Rétention atmosphérique inhabituelle
« Cette planète n'évolue pas comme nous le pensions, elle semble avoir une atmosphère beaucoup plus grande et moins dense que ce à quoi nous nous attendions pour ces systèmes », a déclaré Sam Grunblatt, astrophysicien de l'Université Johns Hopkins qui a dirigé la recherche. « Comment a-t-il conservé cette atmosphère malgré sa proximité avec une si grande star hôte est la grande question. »
La nouvelle planète appartient à une catégorie de mondes rares appelés « Neptunes chauds » car ils partagent de nombreuses similitudes avec la géante gelée la plus éloignée du système solaire, bien qu'ils soient beaucoup plus proches de leurs étoiles hôtes et beaucoup plus chauds. Officiellement nommée TIC365102760 b, la dernière planète gonflée est étonnamment plus petite, plus ancienne et plus chaude que ce que les scientifiques pensaient possible. Elle est 6,2 fois plus grande que la Terre, effectue une orbite autour de son étoile mère tous les 4,2 jours et est environ 6 fois plus proche de son étoile que Mercure ne l'est du Soleil.
Vue d'artiste de Phoenix, une planète gonflée rare découverte par des scientifiques de l'Université Johns Hopkins. Crédit : Roberto Molar Candanosa/Université Johns Hopkins
Décapage atmosphérique lent et longévité
En raison de l'âge de Phoenix et des températures torrides, associés à sa densité étonnamment faible, le processus de destruction de son atmosphère a dû se produire à un rythme plus lent que ce que les scientifiques pensaient possible, ont conclu les scientifiques. Ils ont également estimé que la planète est 60 fois moins dense que la planète « chaude » la plus dense. Neptune» découvert à ce jour, et qu'il ne survivra pas plus de 100 millions d'années avant de commencer à mourir en s'enfonçant dans son étoile géante.
« C'est la plus petite planète que nous ayons jamais trouvée autour d'une de ces géantes rouges, et probablement la planète de masse la plus faible en orbite autour d'une étoile géante (rouge) que nous ayons jamais vue », a déclaré Grunblatt. « C'est pour ça que ça a l'air vraiment bizarre. Nous ne savons pas pourquoi elle possède encore une atmosphère alors que d’autres « Neptunes chaudes », beaucoup plus petites et beaucoup plus denses, semblent perdre leur atmosphère dans des environnements beaucoup moins extrêmes.
Techniques de recherche innovantes et implications
Grunblatt et son équipe ont pu obtenir de telles informations en concevant une nouvelle méthode permettant d'affiner les données de NASALe satellite d'étude des exoplanètes en transit de . Le télescope du satellite peut repérer les planètes de faible densité car elles atténuent la luminosité de leurs étoiles hôtes lorsqu'elles passent devant elles. Mais l'équipe de Grunblatt a filtré la lumière indésirable dans les images et les a ensuite combinées avec des mesures supplémentaires de l'observatoire WM Keck sur le volcan Maunakea à Hawaï, une installation qui suit les minuscules oscillations des étoiles causées par leurs planètes en orbite.
Les résultats pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre comment des atmosphères comme celle de la Terre pourraient évoluer, a déclaré Grunblatt. Les scientifiques prédisent que dans quelques milliards d’années, le Soleil se transformera en une étoile géante rouge qui gonflera et engloutira la Terre et les autres planètes intérieures.
« Nous ne comprenons pas très bien l'évolution tardive des systèmes planétaires », a déclaré Grunblatt. « Cela nous dit que peut-être l'atmosphère terrestre n'évoluera pas exactement comme nous le pensions. »
Potentiel de découvertes futures
Les planètes gonflées sont souvent composées de gaz, de glace ou d’autres matériaux plus légers qui les rendent globalement moins denses que n’importe quelle planète du système solaire. Ils sont si rares que les scientifiques pensent que seulement 1 % environ des étoiles en possèdent. Les exoplanètes comme Phoenix ne sont pas aussi souvent découvertes car leur petite taille les rend plus difficiles à repérer que les plus grandes et plus denses, a déclaré Grunblatt. C'est pourquoi son équipe recherche davantage de ces mondes plus petits. Ils ont déjà trouvé une dizaine de candidats potentiels avec leur nouvelle technique.
« Nous avons encore un long chemin à parcourir pour comprendre comment les atmosphères planétaires évoluent au fil du temps », a déclaré Grunblatt.
Les autres auteurs sont : Nicholas Saunders, Daniel Huber et Ashley Chontos de l'Université d'Hawaï à Mãnoa ; Daniel Thorngren et Kevin Schlaufman de l'Université Johns Hopkins ; Shreyas Vissapragada et Stephanie Yoshida de l'Université Harvard ; Steven Giacalone, Emma Turtelboom et Howard Isaacson du Université de Californie, Berkeley; Mason Macdougall de l'Université de Californie à Los Angeles ; Corey Beard de l'Université de Californie à Irvine ; Joseph M. Akana Murphy de l'Université de Californie à Santa Cruz ; Riz Malena de Université de Yale; Ruth Angus du Musée américain d'histoire naturelle, du Flatiron Institute et Université de Colombie; et Andrew W. Howard du California Institute of Technology.
Ce travail a été soutenu par un NASA Keck PI Data Award, administré par le NASA Exoplanet Science Institute. Les données de l'observatoire Keck sont arrivées via le temps de télescope alloué à la NASA.
Les scientifiques souhaitent reconnaître le rôle culturel important et le respect que le sommet de Maunakea a au sein de la communauté autochtone hawaïenne.
