13 octobre 2021
Maunakea, Hawaii – Des astronomes ont découvert le tout premier système planétaire confirmé qui ressemble au sort attendu de notre système solaire, lorsque le Soleil atteindra la fin de sa vie dans environ cinq milliards d’années.
Les chercheurs ont détecté le système à l’aide de l’observatoire W. M. Keck sur Mauna Kea à Hawaï ; il s’agit d’une planète dont l’orbite ressemble à celle de Jupiter et qui tourne autour d’une étoile naine blanche située près du centre de notre galaxie, la Voie lactée.
« Cette preuve confirme que les planètes en orbite à une distance suffisamment grande peuvent continuer à exister après la mort de leur étoile », explique Joshua Blackman, chercheur postdoctoral en astronomie à l’université de Tasmanie en Australie et auteur principal de l’étude. « Étant donné que ce système est un analogue de notre propre système solaire, cela suggère que Jupiter et Saturne pourraient survivre à la phase de géante rouge du Soleil, lorsqu’il n’aura plus de combustible nucléaire et s’autodétruira. »
L’étude est publiée dans le numéro d’aujourd’hui de la revue Nature.
« L’avenir de la Terre n’est peut-être pas si rose parce qu’elle est beaucoup plus proche du Soleil », explique le coauteur David Bennett, chercheur principal à l’université du Maryland et au Goddard Space Flight Center de la NASA. « Si l’humanité voulait déménager sur une lune de Jupiter ou de Saturne avant que le Soleil ne grille la Terre pendant sa phase de supergéante rouge, nous resterions toujours en orbite autour du Soleil, même si nous ne pourrions pas compter pendant très longtemps sur la chaleur du Soleil en tant que naine blanche. »
Une naine blanche est ce que deviennent les étoiles de la séquence principale comme notre Soleil lorsqu’elles meurent. Au cours des dernières étapes du cycle de vie stellaire, une étoile brûle tout l’hydrogène de son noyau et se transforme en étoile géante rouge. Elle s’effondre ensuite sur elle- même, se réduisant à une naine blanche, où il ne reste qu’un noyau chaud et dense, généralement de la taille de la Terre et deux fois moins massif que le Soleil. Parce que ces cadavres stellaires compacts sont petits et ne disposent plus du combustible nucléaire nécessaire pour rayonner avec éclat, les naines blanches sont très faibles et difficiles à détecter.
Les images à haute résolution dans l’infrarouge proche obtenues grâce au système d’optique adaptative de l’étoile guide laser de l’observatoire Keck, associé à la caméra infrarouge proche (NIRC2), révèlent que la naine blanche nouvellement découverte a une masse équivalente à 60 % de celle du Soleil et que son exoplanète survivante est un monde gazeux géant environ 40 % plus massif que Jupiter.
L’équipe a découvert la planète à l’aide d’une technique appelée microlentille gravitationnelle, qui se produit lorsqu’une étoile proche de la Terre s’aligne momentanément avec une étoile plus lointaine. Cela crée un phénomène où la gravité de l’étoile d’avant-plan (la « lentille ») amplifie la lumière de l’étoile d’arrière-plan (la « source »). Si une planète est en orbite autour de cette étoile proche « lentille », elle ajoute à la lumière amplifiée de l’étoile d’arrière-plan « source » une petite perturbation supplémentaire due au champ de gravité de cette planète qui agit elle-même comme une « lentille » secondaire.
Étrangement, lorsque l’équipe a essayé de chercher l’étoile hôte de la planète, elle a découvert de manière inattendue que la lumière de l’étoile n’était pas assez brillante pour être une étoile ordinaire de la séquence principale. Les données ont également exclu la possibilité d’une étoile naine brune comme hôte.
« Nous avons également été en mesure d’exclure la possibilité d’une étoile à neutrons ou d’un trou noir comme hôte. Cela signifie que la planète est en orbite autour d’une étoile morte, une naine blanche », déclare le coauteur Jean-Philippe Beaulieu, professeur, titulaire de la chaire Warren d’astrophysique à l’Université de Tasmanie et directeur de recherche CNRS à l’Institut d’astrophysique de Paris. « Il offre un aperçu de ce à quoi ressemblera notre système solaire après la disparition de la Terre, emportée dans la disparition cataclysmique de notre Soleil. »
L’équipe de chercheurs prévoit d’inclure leurs résultats dans une étude statistique afin de déterminer combien d’autres naines blanches ont des survivants planétaires intacts.
La prochaine mission de la NASA, le télescope Nancy Grace Roman (anciennement connu sous le nom de WFIRST), qui a pour but d’imager directement les planètes géantes, contribuera à faire avancer leurs recherches. Roman sera capable d’effectuer une étude beaucoup plus complète des planètes orbitant autour des naines blanches situées jusqu’au Bulbe galactique, au centre de la Voie lactée. Les astronomes pourront ainsi déterminer s’il est courant que les planètes de type Jupiter échappent aux derniers jours de leur étoile, ou si une fraction importante d’entre elles sont détruites au moment où leur étoile hôte devient une géante rouge.
« C’est un résultat extrêmement excitant », déclare John O’Meara, scientifique en chef de l’Observatoire Keck. « C’est merveilleux de voir aujourd’hui un exemple du type de science que Keck fera en masse lorsque Roman commencera sa mission. »
Contacts au Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux: Jean-Baptiste Marquette
Publication: « A Jovian analog orbiting a white dwarf star », Blackman, J, W, et al. Nature, 14 octobre 2021