Cette exoplanète qui ne voulait pas mourir

Dans quelques milliards d’années, notre Soleil se transformera en géante rouge, grandira encore et encore avant de finir par exploser, ne laissant derrière lui qu’une naine blanche. Que restera-t-il de la Terre et des autres planètes du système solaire ? A priori, pas grand-chose, même si le doute persiste.

Une étude parue dans Nature le 13 octobre 2021 affirme avoir trouvé une exoplanète (baptisée MOA2010BLG477Lb) qui a survécu à un événement similaire et qui orbite toujours autour de son étoile dépouillée. Les auteurs se sont intéressés à un signal détecté en 2010 et ont découvert qu’il s’agissait d’un système contenant une naine blanche et une planète semblable à Jupiter.

« Le signal avait en premier lieu été repéré grâce à la technique de la microlentille gravitationnelle, nous explique une des autrices Camilla Danielski, de l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie à Grenade. Mais nous avons ajouté une autre méthode basée sur l’observation directe en infrarouge. C’est comme ça que nous avons pu trouver ce couple. » L’astrophysicienne est liée à l’Institut d’astrophysique de Paris, dont de nombreux membres ont cosigné l’étude.

« Nous sommes sûrs de nous »

Les précédentes observations certifiaient que cette configuration était possible en théorie, mais c’est la première fois qu’une planète est observée avec certitude autour d’une naine blanche. L’an dernier, une autre étude était parue sur le même sujet, mais les auteurs reconnaissaient qu’il y avait une incertitude, car la planète était d’une masse 14 fois supérieure à celle de Jupiter. En d’autres termes, il était très possible que ce ne soit pas une planète, mais une petite étoile comme une naine brune. « Ici, assure Camilla Danielski, nous savons que la planète fait à peu près la masse de Jupiter, nous sommes donc sûrs de nous. »

En plus, les auteurs en sont persuadés, la planète était bien là avant la transformation de l’étoile en naine blanche, car il n’y a pas de système binaire. Les modèles de formation des planètes auraient beaucoup de mal à expliquer comment un nouveau monde peut se former autour d’une naine blanche.

Pour ce qui est de l’étoile justement, des vérifications supplémentaires ont été faites, mais dans tous les cas de figure, impossible d’avoir affaire à une étoile dans sa séquence principale, avant sa transformation en géante rouge. Celle-ci est loin d’être suffisamment brillante. Ce n’est donc ni une naine brune, ni une étoile à neutron, ni un trou noir. Par élimination, c’est bien une naine blanche !

Un système hypothétique, avec une étoile comparable au Soleil et une naine blanche.

Source : Flickr/CC/Kevin Gill

Il reste une incertitude autour de la distance entre les deux astres. À titre de comparaison, Jupiter et le Soleil sont éloignés de 5,6 unités astronomiques (une UA correspond à la distance Terre-Soleil). Dans ce système, les observateurs peuvent seulement dire que la distance est supérieure à 2,8 UA. Camilla Danielski précise : « Cela ne nous dit rien sur la distance qu’il y avait entre les deux pendant la séquence principale. La planète a pu migrer après la transformation en naine blanche, mais on ne sait pas non plus quand celle-ci a eu lieu. »

Comment survivre à l’Apocalypse

Alors comment une planète peut-elle survivre à de tels événements ? Difficile à dire, mais certaines études laissent entendre que la moitié des naines blanches ont en orbite autour d’elles des planètes qui ont survécu à leur évolution. Pour faire simple, cela dépend de la masse de l’étoile, de celle de la planète et de la distance entre les deux. En 2007, une étude suggérait que c’était possible, tant que la planète était en dehors de l’étoile lorsqu’elle s’étendait et se transformait en géante rouge. Une étape pas forcément facile puisque, dans le cas de notre Soleil, le diamètre serait multiplié environ par 200, ce qui engloberait Mercure, Vénus et probablement la Terre. Sauf dans le cas où le dégagement de son énergie repousserait les orbites des planètes.

Actuellement, il est difficile d’en savoir plus, car les naines blanches sont beaucoup plus petites et moins lumineuses que les étoiles dans leur séquence principale. Elles sont aussi beaucoup plus difficiles à détecter, d’autant plus s’il faut trouver des astres qui orbitent autour. « Nous savons que 97% des étoiles de notre galaxie se transformeront en naine blanche, assure Camilla Danielski. Mais nous sommes actuellement limités par les moyens de détection. »

Mais cela pourrait changer dans un futur proche. L’observatoire Vera C. Rubin sera opérationnel en 2023 si tout se passe comme prévu. Ses détecteurs très sensibles seront capables de capter les objets peu brillants et il faut s’attendre à une multiplication des découvertes de naines blanches. Le télescope spatial Nancy-Grace-Roman, dont le lancement est prévu pour 2025, travaillera dans l’infrarouge et devrait aussi apporter de belles pierres à l’édifice.

L'observatoire Vera-C.-Rubin en construction.

Source : Wikimedia/CC/Frossie (photo recadrée)

Pour Camilla Danielski, les avancées possibles sont nombreuses, mais il faut faire évoluer les méthodes : « Notre étude a été rendue possible, car nous avons croisé deux techniques de détection. C’est quelque chose qui doit devenir une habitude en astronomie pour espérer en apprendre plus sur l’Univers. » La chercheuse espère, grâce à ces progrès, avoir une meilleure connaissance de toute la vie des étoiles : « Nous nous sommes longtemps intéressés aux étoiles de leur séquence principale. Mais les technologies vont nous permettre de connaître les étoiles plus jeunes, les plus vieilles… Mais aussi les planètes qui sont autour. Ce qui nous en apprendra sur l’évolution de tous ces astres. »