Des astronomes font une découverte étrange qui remet en cause la théorie de la formation planétaire

Dans le domaine des exoplanètes, une récente découverte vient bousculer les modèles classiques de formation des systèmes planétaires. Les astronomes ont détecté une planète géante, comparable à Saturne, en orbite autour d’une étoile minuscule, bien plus petite que notre Soleil. Ce système improbable remet en question notre compréhension actuelle de la manière dont les planètes se forment autour des étoiles.

Une planète géante autour d’une étoile modeste

Cette planète, nommée TOI-6894b, est une géante gazeuse de la taille de Saturne, avec un rayon égal à 86 % de celui de Jupiter. Quant à son étoile hôte, TOI-6894, elle ne mesure que 23 % du rayon du Soleil et ne représente que 21 % de sa masse. Cela fait d’elle l’étoile la plus petite jamais connue pour abriter une planète aussi massive. L’étude a été publiée dans la revue Nature Astronomy.

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Edward Bryant, astrophysicien à l’Université de Warwick et chef de l’équipe internationale ayant réalisé cette découverte, confie : « Nous ne pensions pas que des étoiles si petites pouvaient donner naissance à des planètes aussi grandes. Cette découverte repousse les limites de notre compréhension de la formation des géantes gazeuses. »

Les planètes se forment à partir des matériaux restants après la naissance d’une étoile. Lorsque ces matériaux s’effondrent sous l’effet de la gravité, ils forment un disque en rotation autour de l’étoile naissante. Une partie du disque alimente l’étoile, tandis que le reste s’agglutine pour former des planètes. Cependant, la quantité de matière disponible dans ce disque semble proportionnelle à la masse de l’étoile. Les petites étoiles, comme TOI-6894, ne devraient donc pas posséder assez de matériaux pour former des géantes gazeuses. Pourtant, des systèmes similaires ont été observés, ce qui suggère que de telles planètes, bien que rares, ne sont pas impossibles.  

Une découverte grâce au TESS et au VLT

Dans leur quête de ces systèmes atypiques, Edward Bryant et son équipe ont analysé les données de plus de 91 000 étoiles étudiées par le télescope spatial TESS. Parmi elles, TOI-6894 s’est démarquée. « Les observations réalisées avec le VLT de l’ESO ont confirmé la présence d’une géante gazeuse en orbite autour de cette étoile de faible masse », explique Bryant.  

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L’équipe a utilisé la méthode du transit pour détecter TOI-6894b. Cette technique consiste à repérer les baisses périodiques de la luminosité d’une étoile lorsqu’une planète passe devant elle. Dans ce cas, la baisse observée atteignait 17 % – une atténuation exceptionnelle dans ce domaine, signe d’un objet massif. Le diamètre estimé de l’étoile est de 320 000 kilomètres, tandis que celui de la planète est évalué à environ 120 000 kilomètres.

En analysant l’effet gravitationnel de la planète sur son étoile, les chercheurs ont également déterminé que sa masse représente 17 % de celle de Jupiter, ce qui indique une atmosphère légère et étendue. Cette caractéristique en fait une candidate idéale pour des études atmosphériques.  

Pendant les transits, une partie de la lumière de l’étoile traverse l’atmosphère de la planète. En analysant cette lumière, il est possible de déterminer sa composition chimique. Une équipe a d’ailleurs déjà demandé du temps d’observation avec le télescope spatial James Webb (JWST) pour étudier cette planète plus en détail. « TOI-6894b est suffisamment froide pour contenir probablement du méthane, ce qui pourrait nous donner des indices sur sa formation », explique l’astrophysicien Andrés Jordán, basé au Chili.  

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Une formation mystérieuse

Mais cette planète ne fascine pas seulement par son atmosphère. Elle pose un vrai casse-tête aux théoriciens. Deux grands scénarios sont actuellement envisagés pour expliquer la formation des planètes géantes : soit elles se forment progressivement à partir d’un noyau rocheux qui accumule du gaz (modèle « bas en haut »), soit elles naissent d’un effondrement rapide dans le disque (modèle par instabilité gravitationnelle).

Dans le cas de TOI-6894b, aucun de ces deux scénarios ne semble vraiment s’appliquer. Le disque aurait été trop peu massif pour permettre l’un ou l’autre, du moins en l’état actuel de nos connaissances. Des analyses plus poussées de la composition chimique de cette exoplanète pourraient aider à trancher.

Cette découverte remet en question nos connaissances sur la formation planétaire. Selon Vincent Van Eylen, de l’University College London, « Nous ne comprenons pas encore comment une étoile si petite peut abriter une planète aussi massive. Ces découvertes nous permettent de tester nos modèles et d’approfondir notre compréhension de la formation des systèmes planétaires, y compris le nôtre. »

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Par ailleurs, des astronomes font une étrange découverte aux confins du Système solaire.