Les astronomes ont découvert un système planétaire inhabituel composé d’une planète de la taille de Jupiter en orbite autour d’une petite étoile qui ne fait que quatre fois la taille de la géante gazeuse du système solaire. Cette configuration « interdite » d’une planète massive en orbite autour d’une étoile relativement petite pourrait remettre en question les théories sur la formation des planètes géantes gazeuses.

La planète extrasolaire, ou « exoplanète », orbite autour d’une naine rouge, désignée TOI 5205, qui est beaucoup plus froide et plus petite que le Soleil. La petite taille et les températures relativement basses de ces naines M, le type de corps stellaire le plus répandu dans la Voie lactée, les rendent plus rouges que le Soleil.

Bien qu’en moyenne cette classe d’étoiles contienne plus de planètes autour d’elles que d’autres types d’étoiles, on pensait auparavant que leur formation rendait peu probable que les géantes gazeuses tournent autour d’elles. La découverte de cette exoplanète, désignée TOI 5205b, par des astronomes utilisant le télescope TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA remet en question ce concept. La planète a été confirmée et caractérisée par l’équipe à l’aide de divers télescopes et instruments au sol.

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« L’étoile hôte, TOI-5205, est environ quatre fois plus grande que Jupiter, mais a réussi à former une planète de la taille de Jupiter, ce qui est assez étonnant ! » Cela a été déclaré dans une déclaration du chef d’équipe et astronome de Carnegie Science, Shabham Kanodia. (s’ouvrira dans un nouvel onglet)

Bien que des géantes gazeuses aient déjà été détectées autour d’étoiles naines M, aucune n’a été trouvée en orbite autour d’un échantillon d’une masse aussi faible de cette classe de TOI-5205 stellaire.

Les planètes sont créées dans des disques rotatifs de gaz et de poussière appelés « disques protoplanétaires » qui entourent les jeunes étoiles. Ce matériau est le reste du même matériau qui s’est effondré pour donner naissance à l’étoile centrale. Lorsque des plaques denses s’effondrent sous leur propre gravité, des noyaux planétaires naissent, qui collectent alors plus de matière.

Les modèles actuels de formation planétaire suggèrent que la naissance d’une géante gazeuse nécessite du matériel 10 fois la masse de la Terre. Cela forme d’abord un noyau rocheux, et ce noyau continue d’accumuler du gaz pour former un disque afin de faire pousser une planète géante. Cependant, ce processus doit être rapide.

« Au début, s’il n’y a pas assez de matériau rocheux dans le disque pour former le noyau initial, alors il est impossible de former une planète géante gazeuse. Et à la fin, si le disque s’évapore avant que le noyau massif ne se forme, alors « Canodia ne peut pas former une planète géante gazeuse. Et pourtant, TOI-5205b s’est formé malgré ces clôtures », a expliqué Kanodia dans un communiqué. « Sur la base de notre compréhension actuelle nominale de la formation planétaire, TOI-5205b ne devrait pas exister ; c’est une planète « interdite ».

Pour imaginer à quel point ce système est déséquilibré par rapport aux systèmes planétaires attendus par les astronomes, imaginez que notre étoile-soleil soit aplatie à la taille d’un pamplemousse. Cette réduction de taille signifierait que la plus grande géante gazeuse de notre système solaire, Jupiter, aurait la taille d’un petit pois.

Le système TOI-5205 ressemble plus à un pois tournant autour d’un citron.

Une planète comme Jupiter en orbite autour d’une étoile comme le Soleil peut être comparée à un pois en orbite autour d’un pamplemousse ; pour TOI-5205b, puisque l’étoile principale est beaucoup plus petite, elle ressemble plus à un pois en orbite autour d’un citron. (Crédit image : Katherine Kane Carnegie Institution of Science)

La différence de taille est si grande que lorsque TESS a utilisé la baisse de lumière causée par une planète lors de son passage devant son étoile, connue sous le nom de méthode de transit, cette baisse de lumière représentait 7% de la puissance lumineuse totale de l’étoile.

Cela fait de l’obscurcissement de TOI-5205 par cette exoplanète de la taille de Jupiter la plus grande incidence lumineuse connue causée par un transit d’exoplanète.

Cette forte baisse de la lumière, ou techniquement «grande profondeur de transit», pourrait rendre le système idéal pour une exploration future avec le télescope spatial James Webb (JWST).

Les observations du JWST pourraient aider à déterminer la composition de l’atmosphère de TOI-5205 b et à faire la lumière sur les processus qui ont créé cette planète « interdite ».

Les recherches de l’équipe sont publiées dans The Astronomical Journal. (s’ouvrira dans un nouvel onglet).

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