Cette exoplanète n’était pas censée exister : pourquoi n’a-t-elle pas été engloutie par son étoile ?

Le cas d’une étrange exoplanète intrigue des scientifiques. Ce grand astre n’aurait pas dû exister à l’endroit où il a été repéré, expliquent ces chercheurs dans un article publié le 29 octobre 2019 au sein de la revue The Astrophysical Journal. Une prépublication du texte est accessible ici.

Les scientifiques s’intéressent à une étoile géante rouge (une étoile très lumineuse en fin de vie), baptisée « HD 203949 ». L’exoplanète est en orbite de cette étoile et porte le nom de « HD 203949 b ». C’est une planète assez massive, une géante gazeuse qui fait environ 8,2 fois la masse de Jupiter, comme le souligne ScienceAlert. Il faut 184,2 jours à l’exoplanète pour faire un tour autour de son étoile. « Le scénario le plus simple est que HD 203949 est en train de gravir la branche des géantes rouges et va finir par engloutir la planète en orbite », constatent les auteurs.

Les étapes de la vie d'une étoile comme le Soleil, de sa naissance (à gauche) vers le stade de géante rouge (à droite).

Source : Wikimedia/CC/ESO/M. Kornmesser (photo recadrée)

Lorsque le rayon, la luminosité ou la masse des étoiles situées dans la branche des géantes varie, les conséquences peuvent être « destructrices pour les systèmes planétaires », rappellent les scientifiques. Dans le cas de HD 203949, l’exoplanète jovienne (semblable à Jupiter) en orbite autour de l’étoile aurait logiquement dû être engloutie et détruite lorsque l’étoile est devenue une géante rouge, car son orbite n’est pas assez éloignée. « HD 203949 b aurait difficilement survécu au fait d’être engloutie », écrivent les spécialistes.

Un indice : comme Jupiter

Comment résoudre ce mystère ? « L’analyse stellaire semble suggérer que l’étoile est trop évoluée pour accueillir encore une planète à une distance orbitale aussi ‘courte’, alors que d’après l’analyse des exoplanètes, nous savons que la planète est là ! », résume Vardan Adibekyan du Centre d’astrophysique de l’université de Porto (Portugal) et co-auteur de l’étude, cité dans un communiqué. La solution peut être trouvée en pensant à l’évolution de Jupiter. Dans notre système solaire, on a découvert que Jupiter n’a pas toujours eu la même position. La planète s’est formée à une distance plus grande du Soleil, que n’aurait pu le laisser penser son orbite actuelle. Elle s’est déplacée jusqu’à atteindre la localisation que nous lui connaissons.

HD 203949 b a certainement connu une évolution comparable, avancent les scientifiques. « La solution à ce dilemme scientifique est cachée dans le ‘simple fait’ que les étoiles et leurs planètes se forment non seulement ensemble, mais évoluent aussi ensemble », poursuit Vardan Adibekyan. C’est pour cela que l’exoplanète n’a donc pas été engloutie par l’étoile.

TESS en 2018.

Source : Flickr/CC/Nasa Kennedy (photo recadrée)

Les oscillations de l’étoile ont été étudiées

Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont utilisé les observations du télescope spatial TESS (« Transiting Exoplanet Survey Satellite », dont l’objectif est de recenser les exoplanètes) de la Nasa. TESS est suffisamment précis pour permettre de mesurer des pulsations à la surface des étoiles. On parle d’astérosismologie pour désigner l’étude de la structure interne des étoiles à l’aide de telles oscillations. Les auteurs ont pu se rendre compte que HD 203949 était bien une étoile de la branche des géantes rouges et que sa masse était inférieure à ce que l’on pensait.

Selon Vardan Adibekyan, ces travaux sont une « démonstration parfaite du lien entre l’astrophysique stellaire et exoplanétaire ». L’exoplanète est parvenue à éviter la destruction car elle ne s’est sans doute pas formée sur son orbite actuelle. Après sa formation, elle s’est déplacée jusqu’à cette nouvelle orbite.