L’image représente la fusion violente de deux étoiles qui ont pu former l’étoile géante Baekdu, qui brûle 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
8 Ursae Minoris b, une planète géante, survit étonnamment malgré l’expansion de son étoile hôte qui aurait dû l’engloutir. Les scientifiques suggèrent comme explication possible soit un système stellaire binaire qui a contrôlé la croissance de l’étoile, soit la formation d’une planète de deuxième génération à la suite d’une fusion stellaire, ce qui jette un nouvel éclairage sur l’évolution stellaire et planétaire.
Une planète géante a échappé à l’engloutissement par son étoile hôte, à la surprise des scientifiques du monde entier.
Cette planète très particulière, 8 Ursae Minoris b, survit à son emplacement actuel, à 520 années-lumière de la Terre, dans la Voie lactée, pour des raisons très difficiles à expliquer. Dans des circonstances normales, elle aurait dû être engloutie par son étoile hôte, qui se dilate considérablement au fur et à mesure qu’elle se désintègre. Mais 8 Ursae Minoris b existe toujours.
Cette découverte est le fruit d’une collaboration entre plus de 40 universitaires du monde entier, dont Marc Hon, de l’université d’Hawaï, et Dimitri Veras, de l’université de Warwick, qui mène des recherches de pointe sur les naines blanches.
Dimitri Veras a déclaré : « La distance entre la Terre et son étoile naine blanche est très faible : « La distance entre la Terre et son étoile, le soleil, est de 1 unité astronomique, ou 1 au. 8 Ursae Minoris b est en orbite autour de son étoile à 0,5 au. La distance n’est pas inhabituelle en soi, mais ce qui est étrange, c’est que l’étoile est en train de mourir, ayant déjà dépensé une partie de son carburant.
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
« Lorsqu’une étoile dépense du carburant, sa taille augmente considérablement. Cette étoile aurait déjà atteint une taille de 0,7 au, ce qui aurait dû engloutir et détruire la planète. Il est donc très inhabituel que la planète existe encore. »
Les scientifiques ont ensuite étudié les raisons pour lesquelles la planète est restée indemne.
« Nous avons trouvé deux explications possibles », ajoute le Dr Veras. « La première, la plus plausible, est que l’étoile a eu un jour une étoile compagnon (une « étoile binaire »), qui a freiné son augmentation de taille, permettant à la planète de survivre. Ce compagnon binaire a fini par fusionner avec l’étoile principale et apparaît aujourd’hui comme une seule étoile.
« La seconde théorie, qui est moins explorée, invoque à nouveau un compagnon binaire. Cette fois, la fusion des deux étoiles a produit un disque à partir duquel cette planète a été générée – ce que l’on appelle une planète de seconde génération.
« L’impact plus large est une meilleure compréhension de l’évolution des étoiles comme notre Soleil et de l’évolution des planètes comme celles que nous voyons dans le système solaire, et la nécessité de rechercher d’autres cas inhabituels comme le système observé. Parfois, les cas les plus rares sont ceux qui révèlent le plus de choses sur la physique stellaire et planétaire.
« La compréhension de ces systèmes planétaires rares nous permet d’apprendre de nouvelles façons dont les planètes et les étoiles évoluent, et nous motive à découvrir des exemples encore plus rares. »
La planète Halla, semblable à Jupiter, orbite autour d’une étoile géante rouge appelée Baekdu à une distance très proche. Les chercheurs ont découvert que Baekdu s’était déjà agrandie pour devenir une géante rouge, gonflant jusqu’à 1,5 fois la distance orbitale de la planète – suffisamment pour engloutir Halla – puis s’était contractée jusqu’à sa taille actuelle. La survie de Halla pose des questions intrigantes sur l’évolution planétaire, avec des théories allant d’un système stellaire binaire original empêchant l’expansion complète et l’engloutissement, à une planète de « seconde génération » formée à partir du nuage de gaz produit par une violente collision stellaire. Source : Observatoire W. M. Keck/Adam Makarenko
Marc Hon, de l’université d’Hawaï, a déclaré : « La plupart des étoiles sont dans des systèmes binaires : « La plupart des étoiles se trouvent dans des systèmes binaires, mais nous ne comprenons pas encore tout à fait comment des planètes peuvent se former autour d’elles. Il est plausible que de nombreux autres systèmes planétaires particuliers existent en raison de l’influence des compagnons binaires. »
Le professeur Bill Chaplin, de l’université de Birmingham, a ajouté : « Il s’agit là d’un excellent exemple des études détaillées que nous pouvons désormais réaliser grâce aux données les plus récentes, notamment en utilisant les oscillations naturelles de l’étoile hôte (astérosismologie) observées par le télescope spatial TESS pour confirmer sans l’ombre d’un doute que l’étoile est une géante rouge brûlant de l’hélium en son cœur. »
Pour en savoir plus sur cette découverte, voir Astronomers Discover a Mysterious Planet That Shouldn’t Exist.
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