Les astronomes ont découvert une planète géante semblable à Jupiter dans un endroit inattendu, et elle orbite autour d'une petite étoile naine rouge à proximité, selon une nouvelle étude.
La découverte d'une si grande planète autour d'une si petite étoile pourrait forcer les astronomes à repenser la formation des planètes, selon les chercheurs.
Les naines rouges sont le type d'étoile le plus courant dans l'univers, représentant plus de 70% des étoiles du cosmos. Ces étoiles sont petites et froides, généralement environ un cinquième aussi massives que le soleil et jusqu'à 50 fois plus faibles. Pourtant, aussi communs que soient les naines rouges, seuls 10% environ des 4000 exoplanètes découvertes à ce jour tournent autour de ces étoiles.
En utilisant les observatoires astronomiques de Calar Alto, Sierra Nevada et Montsec en Espagne et l'observatoire de Las Cumbres en Californie, les chercheurs ont analysé l'étoile naine rouge GJ 3512, située à environ 31 années-lumière de la Terre. GJ 3512 représente environ un huitième de la masse solaire, près d'un septième du diamètre du soleil et moins d'un centième aussi brillant que le soleil.
De façon inattendue, autour de cette naine rouge, les scientifiques ont découvert une planète géante gazeuse, appelée GJ 3512b, dont la masse était près de la moitié de celle de Jupiter. Le GJ 3512b orbite autour de son étoile à une distance d'environ un tiers d'une unité astronomique (AU), la distance moyenne entre la Terre et le soleil (qui est d'environ 93 millions de miles, ou 150 millions de kilomètres).
Cette géante gazeuse est une planète beaucoup plus grande que les travaux antérieurs suggéraient d'orbiter une si petite étoile. À titre de comparaison, alors que le soleil représente environ 1050 fois la masse de Jupiter, le GJ 3512 ne représente que 250 fois la masse du GJ 3512b, a déclaré l'auteur principal de l'étude, Juan Carlos Morales, astrophysicien à l'Institut des sciences spatiales de Barcelone, en Espagne.
"Les statistiques de exoplanètes trouvés jusqu'à présent semblent indiquer que les étoiles de faible masse hébergent généralement de petites planètes comme la Terre ou des mini-Neptunes ", a déclaré Morales à Space.com." Le modèle de formation de planète le plus accepté, le modèle d'accrétion du noyau, pointe également dans cette direction. Mais ici, nous démontrons le contraire - c'est-à-dire que nous avons trouvé une planète géante gazeuse en orbite autour d'une étoile de très faible masse. "
Les scientifiques ont également trouvé des preuves d'un autre monde potentiel autour de GJ 3512, une planète de masse de Neptune qu'ils estimaient être plus d'un sixième de la masse de Jupiter. Ils ont suggéré que cette planète orbite à une distance supérieure à 1,2 UA, mais il reste incertain si ce monde existe réellement.
De plus, les chercheurs ont suggéré qu'une autre planète massive pourrait avoir orbité une fois autour de GJ 3512. L'orbite allongée de forme ovale de GJ 3512b autour de la naine rouge suggère que le géant du gaz a une fois engagé dans un bras de fer gravitationnel avec un autre monde énorme qui a ensuite été jeté hors du système, ajoutant une planète voyous à l'espace interstellaire.
Jusqu'à présent, les astronomes pensaient que modèle d'accrétion de base pourrait expliquer la formation de Jupiter et de Saturne, ainsi que de nombreuses autres géantes gazeuses découvertes autour d'étoiles lointaines. Ce modèle suppose que les planètes géantes naissent en deux phases: tout d'abord, des noyaux de roche et de glace forment 10 à 15 fois la masse de la Terre dans le disque protoplanétaire de gaz et de poussière qui entoure les étoiles nouveau-nés. Ensuite, une fois la masse critique atteinte, ces noyaux accumulent rapidement de grandes quantités d'hydrogène et d'hélium gazeux.
Les étoiles de faible masse telles que les naines rouges devraient avoir des disques protoplanétaires de faible masse proportionnellement, il y a donc probablement moins de matière dans ces disques pour former des géantes gazeuses. Si tel est le cas, le modèle d'accrétion du noyau ne peut pas expliquer la taille géante du GJ 3512b, a expliqué Morales et ses collègues.
Au lieu de cela, les chercheurs ont suggéré que le soi-disant modèle d'instabilité du disque de la formation des planètes peut aider à expliquer GJ 3512b. Ce modèle suppose qu'un disque protoplanétaire instable peut se fragmenter en amas de gaz et de poussière qui peuvent ensuite s'effondrer directement sous leur propre gravité pour former certaines, ou peut-être toutes, des géantes gazeuses, contournant le besoin d'un noyau solide pour agir comme une graine.
"Pour la première fois, nous avons caractérisé avec précision une exoplanète qui ne peut pas être expliquée par le modèle de formation d'accrétion du noyau", a déclaré Morales. "Cette exoplanète prouve que le modèle d'instabilité gravitationnelle peut jouer un rôle dans la formation de planètes géantes."
Les chercheurs continuent de surveiller ce système pour en savoir plus sur son deuxième monde potentiel et peut-être encore plus de planètes, a déclaré Morales. En outre, ils examinent 300 autres naines rouges pour rechercher d'autres exoplanètes, a-t-il ajouté.
Les scientifiques ont détaillé leurs découvertes en ligne aujourd'hui (26 septembre) dans la revue Science.
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