Des astronomes tombent sur un système planétaire très surprenant

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Crédits : Nazarii Neshcherenskyi/istock

Des chercheurs de l’Université d’État de Pennsylvanie annoncent avoir identifié un monde en orbite autour de l’étoile ultra-froide LHS 3154. La particularité de ce système planétaire réside dans le fait que cette planète est plus de treize fois plus massive que la Terre, tandis que son hôte est neuf fois moins massive que le Soleil. Cette découverte remet en question les théories actuelles sur la formation des planètes autour de petites étoiles.

Formation stellaire et planétaire

Nous savons que les étoiles naissent à partir de vastes nuages de gaz et de poussière appelés nébuleuses. Ces nuages sont principalement composés d’hydrogène, d’hélium et de traces d’autres éléments. Des régions de ces nébuleuses commencent à se contracter sous l’influence de forces gravitationnelles. Cela peut être déclenché par divers facteurs, tels que des ondes de choc provenant d’explosions de supernovae voisines ou des interactions avec d’autres nuages de gaz.

À mesure que la contraction se poursuit, la température et la pression au centre de la région en contraction augmentent, formant alors un noyau chaud et dense appelé proto-étoile. Pendant que la proto-étoile continue de croître en taille et en chaleur, un disque de matière composé de gaz et de poussière se forme autour d’elle. Les particules de poussière qui le composent commencent alors à s’agglomérer, formant des objets planétésimaux.

En même temps qu’ils continuent de croître par accrétion, ces planétésimaux peuvent alors fusionner pour former des embryons planétaires. Ces embryons planétaires peuvent à leur tour continuer à croître par collision et fusion avec d’autres embryons planétaires. Finalement, après des millions d’années, les embryons atteignent une masse suffisante pour attirer et retenir une enveloppe gazeuse, devenant ainsi des planètes.

Un système qui dénote

La masse de cette nouvelle planète découverte, baptisée LHS 3154b, est toutefois difficile à expliquer en se basant sur les théories actuelles. En effet, le disque formant la planète autour de son étoile ultra-froide ne devrait normalement pas avoir suffisamment de masse solide pour former une planète aussi massive. Comme dit en préambule, celle-ci est plus de treize fois plus massive que la Terre, tandis que son étoile est neuf fois moins massive que la nôtre. Ainsi, la masse de cette planète, repérée par un spectrographe astronomique appelé Habitable Zone Planet Finder (HPF), nécessiterait normalement une plus grande quantité de matière solide dans le disque formant la planète que ne le prédisent les modèles actuels.

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Comparaison de masse du système LHS 3154 avec la Terre et le Soleil. Crédits : Université d’État de Pennsylvanie

Plus précisément, notez que le rapport entre la masse de la poussière dans ce disque et la masse totale de gaz et de poussière (gaz inclus) est un paramètre important. On s’attend à ce que ce rapport soit relativement élevé dans les régions où des planètes massives se forment.

Cependant, dans le cas de l’étoile LHS 3154, la découverte d’une planète massive en orbite autour d’une étoile ultra-froide remet en question ces attentes. Le rapport entre la masse de la poussière et la masse totale de gaz et de poussière dans le disque de LHS 3154 est en effet observé comme étant beaucoup plus faible que ce à quoi on s’attendrait pour former une planète aussi massive. Cette discordance entre les observations et les attentes remet ainsi en question nos théories actuelles sur la formation des étoiles et des planètes, car les modèles existants ne semblent pas expliquer efficacement la formation d’un tel système.

Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Science.