La planète Halla, semblable à Jupiter, a survécu à l’expansion de son soleil Baekdu en géante rouge, un processus qui aurait dû l’engloutir, selon des astronomes de l’Université d’Hawaï. Cette survie surprenante suscite des théories sur l’évolution des planètes, notamment sur l’origine potentielle des étoiles binaires ou sur le fait que Halla est une planète de « deuxième génération » nouvellement formée. Source : Observatoire W. M. Keck/Adam Makarenko
Des astronomes de l’Institut d’astronomie de l’Université d’Hawaï ont découvert une planète qui a survécu à ce qui aurait dû être un événement catastrophique provoqué par son soleil.
Lorsque notre soleil atteindra la fin de sa vie, il se dilatera jusqu’à atteindre 100 fois sa taille actuelle, enveloppant la Terre. De nombreuses planètes dans d’autres systèmes solaires sont confrontées à une situation similaire lorsque leur étoile hôte vieillit. Mais tout espoir n’est pas perdu : des astronomes de l’Institut d’astronomie de l’université d’Hawaï (IfA) ont fait la découverte remarquable de la survie d’une planète après ce qui aurait dû être une mort certaine aux mains de son soleil. L’étude a été publiée le 28 juin dans la revue Nature.
La planète 8 UMi b, semblable à Jupiter, officiellement nommée Halla, orbite autour de l’étoile géante rouge Baekdu (8 UMi) à une distance deux fois moindre que celle qui sépare la Terre du Soleil. En utilisant les deux observatoires Maunakea sur l’île d’Hawaiʻi – l’observatoire W. M. Keck et le Télescope Canada-France-Hawaiʻi (TCFH), une équipe d’astronomes dirigée par Marc Hon, boursier Hubble de la NASA à l’IfA, a découvert que Halla persiste malgré l’évolution normalement périlleuse de Baekdu. Grâce aux observations des oscillations stellaires de Baekdu réalisées par le Transiting Exoplanet Survey Satellite de la NASA, ils ont constaté que l’étoile brûle de l’hélium en son cœur, ce qui indique qu’elle s’est déjà énormément développée pour devenir une étoile géante rouge.
La planète Halla était peut-être autrefois en orbite autour de deux étoiles qui interagissaient l’une avec l’autre par transfert de masse, comme le montre l’illustration. La fusion des deux étoiles a permis à Halla d’échapper à l’engloutissement et de persister autour d’une étoile géante brûlant de l’hélium. Source : Observatoire W. M. Keck/Adam Makarenko
L’étoile aurait gonflé jusqu’à 1,5 fois la distance orbitale de la planète – engloutissant la planète dans le processus – avant de rétrécir à sa taille actuelle à seulement un dixième de cette distance.
« L’engloutissement d’une planète a des conséquences catastrophiques soit pour la planète, soit pour l’étoile elle-même, soit pour les deux », a déclaré Hon, l’auteur principal de l’étude. « Le fait que Halla ait réussi à persister dans le voisinage immédiat d’une étoile géante qui l’aurait autrement engloutie montre que la planète est un survivant extraordinaire.
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Les observatoires de Maunakea confirment la présence d’un survivant
La planète Halla a été découverte en 2015 par une équipe d’astronomes coréens grâce à la méthode des vitesses radiales, qui mesure le mouvement périodique d’une étoile sous l’effet de l’attraction gravitationnelle de la planète en orbite. Après avoir découvert que l’étoile avait dû, à un moment donné, être plus grande que l’orbite de la planète, l’équipe de l’IfA a mené des observations supplémentaires entre 2021 et 2022 en utilisant le spectromètre Echelle à haute résolution de l’observatoire Keck et l’instrument ESPaDOnS du CFHT. Ces nouvelles données ont confirmé que l’orbite quasi circulaire de la planète, d’une durée de 93 jours, était restée stable pendant plus d’une décennie et que le mouvement de va-et-vient devait être dû à une planète.
L’image représente la fusion violente de deux étoiles qui ont pu former l’étoile géante Baekdu, brûlant de l’hélium. Les débris de la fusion forment un disque à partir duquel la planète Halla s’est formée, ce qui lui a permis de survivre autour de l’étoile. Source : Observatoire W. M. Keck/Adam Makarenko
« Ensemble, ces observations ont confirmé l’existence de la planète, ce qui nous amène à nous demander comment elle a survécu », a déclaré Daniel Huber, astronome à l’IfA et deuxième auteur de l’étude. « Les observations des multiples télescopes du Maunakea ont joué un rôle essentiel dans ce processus.
Échapper à l’engloutissement
À une distance de 0,46 unité astronomique (UA, soit la distance Terre-Soleil) de son étoile, la planète Halla ressemble aux planètes de type Jupiter « chaudes » ou « tièdes » dont on pense qu’elles ont commencé sur des orbites plus larges avant de migrer vers l’intérieur, à proximité de leur étoile. Cependant, face à une étoile hôte qui évolue rapidement, une telle origine devient une voie de survie extrêmement improbable pour la planète Halla.
Une autre théorie pour expliquer la survie de la planète est qu’elle n’a jamais été confrontée au danger de l’engloutissement. À l’instar de la célèbre planète Tatooine de la Guerre des étoiles, qui orbite autour de deux soleils, l’étoile hôte Baekdu pourrait avoir été à l’origine deux étoiles, selon l’équipe. La fusion de ces deux étoiles a pu empêcher l’une d’entre elles de grossir suffisamment pour engloutir la planète.
Une troisième possibilité est que Halla soit un relatif nouveau-né, c’est-à-dire que la violente collision entre les deux étoiles ait produit un nuage de gaz à partir duquel la planète s’est formée. En d’autres termes, la planète Halla pourrait être une planète de « deuxième génération » née récemment.
« La plupart des étoiles se trouvent dans des systèmes binaires, mais nous ne comprenons pas encore tout à fait comment les planètes peuvent se former autour d’elles », a déclaré M. Hon. « Il est donc plausible que davantage de planètes puissent exister autour d’étoiles très évoluées grâce aux interactions binaires. »
Référence : « A close-in giant planet escapes engulfment by its star » par Marc Hon, Daniel Huber, Nicholas Z. Rui, Jim Fuller, Dimitri Veras, James S. Kuszlewicz, Oleg Kochukhov, Amalie Stokholm, Jakob Lysgaard Rørsted, Mutlu Yıldız, Zeynep Çelik Orhan, Sibel Örtel, Chen Jiang, Daniel R. Hey, Howard Isaacson, Jingwen Zhang, Mathieu Vrard, Keivan G. Stassun, Benjamin J. Shappee, Jamie Tayar, Zachary R. Claytor, Corey Beard, Timothy R. Bedding, Casey Brinkman, Tiago L. Campante, William J. Chaplin, Ashley Chontos, Steven Giacalone, Rae Holcomb, Andrew W. Howard, Jack Lubin, Mason MacDougall, Benjamin T. Montet, Joseph M. A. Murphy, Joel Ong, Daria Pidhorodetska, Alex S. Polanski, Malena Rice, Dennis Stello, Dakotah Tyler, Judah Van Zandt et Lauren M. Weiss, 28 juin 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-06029-0