Intrus cosmique : ce système d’exoplanètes à la configuration étrange déconcerte les astronomes

En examinant les données du satellite « chasseurs d’exoplanètes » TESS de la NASA, des astronomes ont découvert un système à la configuration bien improbable, avec des implications pour notre compréhension de la formation planétaire.

Un arrangement inhabituel

Situé à environ 300 années-lumière de la Terre, le système TOI-201 se compose notamment d’une naine brune baptisée TOI-201 c. Souvent présentés comme des « astres ratés », ces objets sont des boules de gaz dont la masse se révèle trop faible pour soutenir le processus nécessaire à la formation d’étoiles telles que le Soleil. Entre 13 et 80 fois plus massives que Jupiter, elles se situent de ce fait à mi-chemin entre les planètes géantes et les astres les plus petits.

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Il s’avère que TOI-201 c décrit une orbite très elliptique autour de son étoile-hôte, dont elle réalise le tour complet en 2 881 jours (~7,9 ans), ce qui a conduit à la formation, dans une bande étroite du disque de gaz et de poussière initial du système, de plusieurs mondes. Parmi eux, la super-Terre TOI-201 d et une Jupiter chaude nommée TOI-201 b.

Parfaitement alignées sur l’orbite de la naine brune, dont l’influence gravitationnelle s’étend à des distances équivalentes à celles séparant Mars du Soleil, celles-ci mettent respectivement environ 5,8 jours (TOI-201 b) et 53 jours (TOI-201 d) pour faire le tour de leur étoile. Selon les chercheurs, une telle configuration remet en question l’idée que les géantes gazeuses se forment à minima à deux fois la distance Terre-Soleil.

« La présence de la naine brune sur une orbite aussi elliptique a contraint les planètes à se former et survivre en occupant les bords les plus internes et les plus chauds du disque primordial », écrivent les chercheurs. « Les données montrent par ailleurs que lors du passage rapproché de la naine brune, la Jupiter chaude subit des variations fortes et soudaines de la durée de son transit, indiquant une interaction dynamique et intense entre ces deux géantes. »

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Mono-transit

La découverte de ce système tient à un heureux et rare concours de circonstances. Connu sous le nom de « mono-transit », ce phénomène implique le passage d’un corps planétaire devant le disque de son étoile, à l’origine d’une baisse sensible de la luminosité de cette dernière. Son étude à l’aide de différents observatoires terrestres a révélé son profil atypique.

Comme l’explique Luca Naponiello, de l’Institut national d’astrophysique italien, TOI-201 c est également la première naine brune dont la masse a été précisément estimée, ce qui constitue une avancée astronomique significative.

« Il s’agit techniquement de l’objet en transit présentant la période orbitale la plus longue pour lequel cette caractéristique est connue », conclut le co-auteur de la nouvelle étude, publiée dans la revue Nature Astronomy.

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En 2021, des astronomes avaient décrit un système exoplanétaire évoluant à un « rythme » inhabituel.