Comment une exoplanète 40 fois plus massive que la Terre a-t-elle pu se former ?

Une exoplanète inhabituelle a été découverte : c’est la plus massive exoplanète de la taille de Neptune connue à ce jour. Elle parait être 40 fois plus massive que la Terre, et tout aussi dense. Sa détection a été présentée dans la revue Nature le 1er juillet 2020, et relayée par le Massachusetts Institute of Technology (MIT).

L’exoplanète est baptisée TOI-849 b. Elle est qualifiée comme « la planète la plus dense de la taille de Neptune découverte à ce jour » par les chercheurs. L’astre orbite en 18 heures autour d’une étoile située à 750 années-lumière de nous. TOI-849 b est 3,5 fois plus grande que la Terre.

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Neptune en fausse couleur.

Source : NASA/JPL (photo recadrée et modifiée)

« Le noyau résiduel d’une planète géante »

« L’intérieur des planètes géantes reste mal compris, rappellent les scientifiques. Même pour les planètes du système solaire, des difficultés d’observation entraînent de grandes incertitudes dans les propriétés des noyaux de planètes. Les exoplanètes qui ont connu des processus évolutifs rares fournissent l’occasion de mieux comprendre l’intérieur des planètes. » Dans notre système solaire, les planètes géantes de glace (Neptune et Uranus) sont moins denses que les planètes rocheuses, comme la Terre. Il est donc intéressant d’étudier les exoplanètes de la taille de Neptune qui paraissent avoir une densité comparable.

Les scientifiques s’interrogent sur la façon dont TOI-849 b s’est formée. Selon eux, cet objet céleste serait « le noyau résiduel d’une planète géante ». Les observations ont révélé que TOI-849 b possède un noyau très massif et une enveloppe peu massive : ces éléments « remettent en question la vision traditionnelle de la formation des planètes par accrétion du noyau », poursuivent les scientifiques.

Une enveloppe soufflée par l’étoile ?

L’absence d’enveloppe gazeuse massive autour de TOI-849 b serait expliquée si l’exoplanète est le résidu d’une ancienne géante gazeuse (comme Jupiter ou Saturne), qui aurait perdu une grosse partie de son enveloppe. Or, l’exoplanète orbite justement proche de son étoile (elle reçoit 2 000 fois plus de rayonnement que nous en recevons du Soleil) : il n’est donc pas improbable que son enveloppe ait été soufflée par l’étoile. Si ce scénario venait à être confirmé, TOI-849 b serait le plus grand noyau géant de gaz connu.

L’astre a été découvert grâce aux observations de TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), un télescope spatial lancé en 2018 pour rechercher des exoplanètes à l’aide de leurs passages devant leurs étoiles. Le télescope a observé l’étoile TOI-849 pendant 27 jours en septembre et octobre 2018, repérant alors le signal d’une possible exoplanète. D’autres observations ont suivi pour vérifier l’existence de TOI-849 b, par exemple à l’aide du HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), un spectrographe installé sur un télescope de l’observatoire de La Silla au Chili.

« TOI-849 b nous donne un aperçu d’un noyau similaire à ceux qui existent au centre des planètes géantes », concluent les scientifiques. L’astre soulève encore des interrogations : si son enveloppe a bien été soufflée, comment se fait-il qu’il en reste une infime partie ? Des installations comme le futur télescope James Webb (dont le lancement doit avoir lieu en 2021) pourraient aider à mieux le comprendre.