Les découvertes du télescope spatial James Webb (JWST) ne cessent de repousser les limites de notre compréhension de l’Univers. Dernièrement, ce télescope a identifié une demi-douzaine de planètes errantes (ou vagabondes) dans le nuage moléculaire de Persée, à environ 960 années-lumière de la Terre. Ces planètes ne gravitent autour d’aucune étoile et semblent défier nos connaissances sur la formation des mondes dans l’espace. Que sont exactement ces mystérieux objets et pourquoi bouleversent-ils notre compréhension des planètes et des étoiles ?
Les découvertes du télescope James Webb
Les planètes vagabondes, parfois appelées planètes orphelines ou planètes errantes, sont des objets célestes qui se déplacent librement dans l’espace sans orbiter autour d’une étoile comme le fait notre Terre autour du Soleil. Ce sont de véritables vagabonds de l’espace qui évoluent seuls à travers les vastes étendues interstellaires. Ces planètes sont généralement similaires en masse et en composition aux planètes géantes comme Jupiter.
Le JWST a récemment détecté six de ces planètes dans une région appelée NGC 1333, située dans le nuage moléculaire de Persée. Cette zone est riche en gaz et en poussière, ce qui fournit les conditions idéales pour la formation d’étoiles et de planètes. Parmi les nouvelles planètes, la plus petite a une masse équivalente à environ cinq fois celle de Jupiter tandis que la plus grande est dix fois plus massive que la géante gazeuse de notre Système solaire. Une de ces planètes vagabondes est même entourée d’un disque de gaz et de poussière, un phénomène généralement associé à la formation de lunes ou de mini-planètes.
En utilisant sa sensibilité exceptionnelle, l’observatoire a également permis de révéler des indices fascinants sur leur origine.
Deux façons de former des planètes : de haut en bas vs de bas en haut
Ce n’est pas la première fois que le JWST détecte de telles planètes. En 2023, des astronomes ont identifié environ 40 paires de planètes géantes flottantes dans la nébuleuse d’Orion. Cependant, les découvertes récentes dans NGC 1333 sont particulièrement intrigantes, car elles montrent que ces planètes se forment différemment des autres mondes connus en s’effondrant directement à partir de gaz interstellaire, tout comme les étoiles.
Dans le détail, traditionnellement, on pensait que les planètes se formaient par un processus dit de bas en haut où de petites particules de poussière et de glace s’agglomèrent pour former des embryons planétaires, qui deviennent ensuite des planètes en accrétant du gaz et des matériaux dans un disque protoplanétaire autour d’une étoile. C’est ainsi que les planètes du Système solaire, comme la Terre et Jupiter, se sont formées.
Cependant, les planètes flottantes découvertes par le JWST se forment par un processus inversé, appelé de haut en bas. Au lieu de se former lentement à partir de petites particules, elles naissent directement de l’effondrement gravitationnel d’un nuage de gaz et de poussière, un peu comme les étoiles. Ce processus rapide et massif est similaire à celui des naines brunes, des objets qui ne sont ni vraiment des étoiles ni tout à fait des planètes.
L’absence de planètes flottantes de moins de cinq masses de Jupiter dans NGC 1333 suggère également une limite naturelle à cette méthode de formation de haut en bas. En dessous de cette masse, le processus ne semble pas se produire, ce qui pourrait expliquer pourquoi ces objets ne sont pas plus petits.
Une frontière floue entre étoiles, planètes et naines brunes
Les découvertes de James Webb remettent ainsi en question les définitions rigides des étoiles, des planètes et des naines brunes. Pour être classé comme une étoile, un objet doit être suffisamment massif pour entretenir des réactions de fusion nucléaire en son cœur, convertissant l’hydrogène en hélium et produisant de l’énergie. Les étoiles les plus petites doivent avoir environ 93 fois la masse de Jupiter pour cela.
En dessous de ce seuil se trouvent les naines brunes, des objets qui sont trop massifs pour être des planètes, mais pas assez pour être des étoiles. Les naines brunes peuvent brièvement brûler du deutérium, un isotope de l’hydrogène, mais pas suffisamment pour être considérées comme de véritables étoiles. Les planètes vagabondes se situeraient donc quelque part entre les deux, formées comme des étoiles, mais trop petites pour allumer la fusion nucléaire.
Les chercheurs veulent maintenant étudier ces objets plus en détail pour en apprendre davantage sur leur composition et leur histoire. Ces travaux pourraient révéler des indices sur les processus de formation stellaire et planétaire dans des environnements extrêmes, ce qui offrirait une nouvelle perspective sur l’évolution de notre propre système solaire.
La recherche a été acceptée pour publication dans The Astronomical Journal. Une préimpression est disponible sur arXiv.org.
