Les astronomes découvrent la première planète connue à orbiter autour d’une étoile naine blanche

La découverte sans précédent d’une planète de la taille de Jupiter en orbite autour d’une étoile naine blanche suggère qu’il est possible pour les planètes de survivre à l’agonie tumultueuse de leurs étoiles mères.

Imaginez une étoile sombre et tardive de la taille de la Terre avec une gigantesque planète de la taille de Jupiter en orbite autour d’elle toutes les 34 heures. Ce serait un spectacle bizarre, avec l’objet plus petit mais plus dense apparemment en contrôle de la configuration céleste visuellement dépareillée. Une naine blanche pourrait entrer dans la grande tache rouge de Jupiter, pour vous donner une idée de l’étrange apparence de ce système d’étoiles.

Un tel système existe effectivement, selon de nouveaux recherche publié aujourd’hui. Comme Ian Crossfield, professeur adjoint de physique et d’astronomie à l’Université du Kansas et co-auteur de l’étude, l’a expliqué dans un e-mail, c’est «la première découverte claire d’une planète en orbite autour d’une naine blanche». La nouvelle étude, publiée dans Nature, a été dirigée par l’astronome Andrew Vanderburg de l’Université du Wisconsin-Madison.

En 2015, une nature étude dirigé par Vanderburg a relaté la découverte d’une petite planète, ou peut-être d’un astéroïde, qui était en train d’être déchiquetée par son hôte nain blanc. La nouvelle découverte est unique en ce que la planète est grande, cohésive et sur une orbite assez stable.

Les écoliers sont souvent horrifiés d’apprendre le sort de notre système solaire. Dans quelques milliards d’années, notre Soleil commencera à manquer de carburant, le faisant gonfler en une énorme géante rouge. Dans le processus, toutes les planètes intérieures, y compris la Terre, seront dévorées par notre étoile mourante gonflée. Une fois cette phase terminée, la géante rouge se rétrécira en une naine blanche – un orbe à peu près de la taille de la Terre mais contenant la moitié de la masse de notre Soleil actuel. Techniquement encore une étoile, cette naine blanche dégagera toujours de la chaleur et de la lumière tout en continuant à se refroidir, même si elle ne sera plus capable de conduire la fusion nucléaire.

Tel a été et sera le sort d’étoiles similaires dans tout le cosmos. Les astronomes ne savaient pas si les planètes, en particulier les planètes extérieures, seraient capables de survivre à ce processus hautement perturbateur, mais les nouvelles recherches suggèrent qu’elles le peuvent. Cette découverte devrait maintenant inspirer les astronomes à rechercher des objets similaires autour d’autres naines blanches.

Pour détecter cette planète naine blanche, nommée WD 1856b, les astronomes ont utilisé la méthode de transit éprouvée, ainsi que des balayages infrarouges du système. À l’aide du télescope spatial Tess de la NASA, l’équipe a enregistré la gradation de la naine blanche une fois tous les 1,4 jour. Cette gradation est un signe potentiel d’une planète en orbite transitant devant une étoile de notre point de vue sur Terre. Les auteurs ont confirmé cela avec des données infrarouges recueillies par le télescope spatial Spitzer de la NASA avant le retrait du satellite en janvier dernier. En analysant ce système en longueurs d’onde infrarouges, les chercheurs ont vu qu’il s’agissait d’une planète, et non d’une autre étoile, en orbite autour de la naine blanche.

«Les étoiles plus chaudes devraient émettre beaucoup de lumière infrarouge, tandis que les planètes plus froides devraient en émettre moins», a déclaré Crossfield. «Nous n’avons vu aucune lumière infrarouge supplémentaire, ce qui a permis de confirmer cette nouvelle découverte comme une vraie planète.»

Plusieurs télescopes au sol ont également été recrutés pour confirmer ces observations, ce qui était une nécessité, étant donné que l’éblouissement d’une étoile proche avait assombri les données TESS.

Les auteurs supposent que WD 1856b a survécu à la transformation de son étoile en une géante rouge en raison d’une grande distance entre les deux objets.

«La planète n’aurait pas pu survivre si elle avait commencé là où nous la voyons maintenant: elle devait être en orbite beaucoup plus loin de l’étoile», a expliqué Crossfield. «Plus tard, après que l’étoile soit devenue une naine blanche, la planète a dû se rapprocher de l’étoile.»

Les simulations menées par les chercheurs suggèrent qu’il s’agit d’un scénario probable: alors que la géante rouge dévorait les planètes intérieures, l’orbite de WD 1856b s’est déstabilisée, ce qui l’a amenée à entrer sur une orbite très elliptique, emmenant la planète à la fois très proche et très loin de sa mort. parent star. Cette orbite s’est rétrécie au cours des échelles de temps cosmologiques, plaçant la planète dans son orbite circulaire serrée actuelle.

«Nous pensons que cette étoile est morte et est devenue une naine blanche il y a environ 6 milliards d’années – il y a si longtemps que le Soleil, la Terre et le système solaire n’avaient même pas encore été formés», a déclaré Crossfield.

Nous avons demandé à Crossfield s’il est possible que l’étoile mourante ait capturé une planète voyou, soit pendant sa phase de géante rouge ou de naine blanche. Une étude récente suggère des milliards de planètes voyous pourrait être en train de se frayer un chemin à travers la Voie lactée, détachée des étoiles qu’ils entouraient autrefois.

«Ce n’est pas impossible, mais pas particulièrement probable non plus», a-t-il répondu. «Nous pourrons peut-être le dire avec certitude en mesurant la composition atmosphérique de la planète avec le télescope spatial James Webb, une fois qu’il sera lancé à la fin de l’année prochaine.

En effet, WD 1856b est sur une orbite assez stable, et elle est raisonnablement proche, à 80 années-lumière de la Terre, il devrait donc être possible pour les scientifiques de l’étudier dans les années à venir. Les seules choses connues sur cette planète sont sa taille (à peu près la taille de Jupiter, mais elle pourrait être plus grande), sa période orbitale (34 heures) et sa température approximative (bien en dessous de zéro). Les observations futures pourraient «nous en dire plus sur ce dont il est fait, comment il s’est formé et peut-être comment il est arrivé là où nous le voyons aujourd’hui», a déclaré Crossfield.

En aparté intéressant, les naines blanches subissent encore d’autres transformations, devenant des naines brunes encore plus sombres et finalement des naines noires, qui n’émettent plus de chaleur ni de lumière. Comme le suggèrent des recherches récentes, la plus grande de ces naines noires finira par exploser en tant que supernovae, mais cela ne se produira pas avant des milliards et des billions d’années à partir de maintenant.