Une nouvelle exoplanète pondérée a déconcerté les astronomes.
Après avoir mesuré une très petite exoplanète de la taille de Jupiter appelée HD-114082b, les scientifiques ont découvert que ses caractéristiques ne correspondaient pas tout à fait à l’un des deux modèles populaires de formation de planètes géantes gazeuses.
Autrement dit, il est tout simplement trop lourd pour son âge.
“Par rapport aux modèles actuellement acceptés, HD-114082b est deux à trois fois trop dense pour une jeune géante gazeuse âgée de seulement 15 millions d’années”, a-t-il déclaré. Legt Astrophysicus Olga Zakhazy uit de l’Institut Max Planck d’astronomie en Allemagne.
L’exoplanète orbite autour d’une étoile appelée HD-114082 à environ 300 années-lumière et a fait l’objet d’une intense campagne de collecte de données. À seulement 15 millions d’années, HD-114082b est l’une des plus jeunes exoplanètes jamais découvertes, et la compréhension de ses propriétés peut fournir des indices sur la façon dont les planètes se forment – un processus qui n’est pas entièrement compris.
Deux types de données sont nécessaires pour caractériser complètement une exoplanète, en fonction de son effet sur son étoile hôte. Les données de transit sont un enregistrement de la façon dont la lumière d’une étoile s’estompe lorsqu’une exoplanète en orbite passe devant elle. Sachant à quel point l’étoile est brillante, cette faible gradation pourrait révéler la taille d’une exoplanète.
Les données de vitesse radiale, d’autre part, sont un enregistrement de l’oscillation de l’étoile sur place en réponse à la gravité des planètes extérieures. Connaissant la masse de l’étoile, l’amplitude de son oscillation peut nous donner la masse de l’exoplanète.
Depuis près de quatre ans, les chercheurs collectent des observations de vitesse radiale de HD-114082. En utilisant les données de transit et de vitesse radiale collectées, les chercheurs ont déterminé que le HD-114082b avait un rayon similaire Jupiter – Mais la masse de Jupiter est 8 fois plus grande. Cela signifie que la densité de l’exoplanète est presque le double de celle de la Terre et environ 10 fois celle de Jupiter.
La taille et la masse de cette petite exoplanète rendent peu probable qu’il s’agisse d’une très grande planète rocheuse ; limites supérieures autour de lui 3 le rayon de la terre Et le 25 masses terrestres.
Il existe également une très petite plage de densité dans les exoplanètes rocheuses. Au-dessus de cette plage, le corps devient plus intenseEt la gravité de la planète commence à piéger une atmosphère importante d’hydrogène et d’hélium.
HD-114082b dépasse considérablement ces paramètres, ce qui signifie qu’il s’agit d’une géante gazeuse. Mais les astronomes ne savent pas comment cela s’est produit.
“Nous pensons que les planètes géantes pourraient se former de deux manières possibles”, dit l’astronome Ralph Lönnhardt MPIA. “Les deux se produisent dans un disque protoplanétaire de gaz et de poussière dispersés autour d’une jeune étoile centrale.”
Les deux méthodes sont appelées “démarrage à froid” ou “démarrage à chaud”. Au démarrage à froid, l’exoplanète se formerait, caillou par caillou, à partir des débris du disque en orbite autour de l’étoile.
Les pièces s’attirent, d’abord électrostatiquement, puis par gravité. Plus la masse est importante, plus elle croît rapidement, jusqu’à ce qu’elle devienne suffisamment massive pour déclencher une accumulation incontrôlée d’hydrogène et d’hélium, les deux éléments les plus légers de l’univers, créant une énorme enveloppe gazeuse autour d’un noyau rocheux.
Étant donné que les gaz perdent de la chaleur lorsqu’ils tombent au cœur de la planète et forment l’atmosphère, cela est considéré comme une option relativement froide.
Un démarrage à chaud est également connu sous le nom d’instabilité du disque et on pense qu’il se produit lorsqu’une région tourbillonnante d’instabilité dans le disque s’effondre directement sur elle-même en raison de la gravité. L’objet résultant est une exoplanète entièrement formée sans noyau rocheux, car les gaz emprisonnent une plus grande partie de leur chaleur.
Les exoplanètes connaissant un démarrage à froid ou un démarrage à chaud devraient se refroidir à des vitesses différentes, entraînant différentes caractéristiques que nous devrions pouvoir observer.
Les chercheurs disent que les caractéristiques du HD-114082b ne correspondent pas au modèle à démarrage à chaud. Leur taille et leur masse sont plus compatibles avec l’accrétion primaire. Mais même alors, il est encore assez massif pour sa taille. Soit il contient un noyau inhabituel, soit quelque chose d’autre se passe.
“Il est trop tôt pour abandonner l’idée d’un démarrage à chaud” dit Lönnhardt. “Tout ce que nous pouvons dire, c’est que nous ne comprenons toujours pas très bien la formation des planètes géantes.”
Les exoplanètes sont l’une des trois planètes connues pour avoir moins de 30 millions d’années et pour lesquelles les astronomes ont obtenu des mesures de rayon et de masse. Jusqu’à présent, tous les trois semblent incompatibles avec le modèle d’instabilité du disque.
Trois est clairement une très petite taille d’échantillon, mais trois sur trois indiquent que l’accumulation primaire est probablement la plus courante des deux.
“Bien que davantage de planètes de ce type soient nécessaires pour confirmer cette tendance, nous pensons que les théoriciens devraient réévaluer leurs calculs.” dit Zakhozai.
« Il est passionnant de constater à quel point nos résultats d’observation contribuent à la théorie de la formation des planètes. Ils aident à améliorer nos connaissances sur la croissance de ces planètes géantes et nous indiquent où se situent les lacunes de notre compréhension.
Recherche publiée dans Astronomie en astrophysique.
