Les astronomes ont découvert un rare, chaleureux, planète massive semblable à Jupiter en orbite autour d'une étoile qui tourne extrêmement rapidement. La découverte soulève des questions déroutantes sur la formation de la planète - ni la masse relativement petite de la planète ni sa grande distance de son étoile hôte ne sont attendues selon les modèles actuels. Les observations qui ont conduit à la découverte ont été faites à l'aide de l'instrument SPHERE du très grand télescope de l'ESO. L'article décrivant les résultats a été accepté pour publication dans la revue Astronomie &Astrophysique .

Paraphrasant Isaac Asimov, le progrès scientifique n'est pas tant annoncé par "Eureka!" que par "Hm, c'est étrange !" Le système planétaire récemment découvert HIP 65426 en est un bon exemple :avec une étoile centrale en rotation ultrarapide, l'absence d'un disque de gaz auquel on aurait pu s'attendre pour un système vieux de 14 millions d'années et relativement léger, planète lointaine, le système ne correspond pas tout à fait aux modèles existants sur la façon dont les systèmes planétaires naissent.

Les planètes se forment dans de gigantesques disques de gaz et de poussière qui entourent les jeunes étoiles. Dans les jeunes systèmes planétaires découverts jusqu'à présent, incluant tous ceux observés avec l'instrument SPHERE, les restes du disque sont généralement encore visibles. Il existe un certain degré de corrélation dans la masse :les étoiles massives ont tendance à avoir des disques plus massifs, formant des planètes plus massives.

Entrez HIP 65426b, une planète nouvellement découverte par un groupe d'astronomes qui comprend des chercheurs du Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), et son système hôte. HIP 65426b a été découvert avec l'instrument SPHERE au Very Large Telescope de l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili, qui a pris une image directe de la planète. L'étoile centrale, HIP 65426, fait partie de ce qu'on pourrait appeler un jardin d'enfants stellaire :l'association Scorpius-Centaurus qui contient entre 3000 et 5000 étoiles qui se sont formées à peu près au même moment, à une distance de près de 400 années-lumière de la Terre. Appliquer des techniques astronomiques courantes pour dater les étoiles à la fois à HIP 65426 individuellement et à ses voisines stellaires, il s'ensuit que HIP 65426 n'a qu'environ 14 millions d'années.

Gael Chauvin de l'Université de Grenoble et de l'Université du Chili, l'auteur principal de l'étude, dit :"Nous nous attendrions à ce qu'un système planétaire aussi jeune ait encore un disque de poussière, qui pourraient apparaître dans les observations. HIP 65426 ne dispose pas d'un tel disque connu pour le moment - une première indication que ce système ne correspond pas tout à fait à nos modèles classiques de formation planétaire."

Une planète insolite

Il y a, cependant, la planète HIP 65426b. Comparer les observations directes avec des modèles appropriés, HIP 65426b est une planète chaude semblable à Jupiter, avec une température d'environ 1300-1600 Kelvin (1000-1300 degrés Celsius), environ 1,5 fois le rayon de Jupiter, et entre 6 et 12 fois la masse de Jupiter. Cela ferait de HIP 65426b une géante gazeuse, comme Jupiter, avec un noyau solide et des couches épaisses de gaz (principalement de l'hydrogène). En effet, les examens spectraux utilisant le spectrographe de SPHERE indiquent la présence de vapeur d'eau et de nuages ​​rougeâtres, semblable à celui de Jupiter. La planète est loin, en orbite autour de son étoile hôte à 100 unités astronomiques (100 fois la distance moyenne Terre-Soleil, et plus de trois fois la distance de Neptune au Soleil).

De nouveau, cela représente différents niveaux de bizarrerie :les étoiles du type HIP 65426 (classe spectrale A2V) devraient avoir environ le double de la masse du Soleil; on a longtemps supposé qu'une telle étoile aurait des planètes géantes beaucoup plus massives que les 6-12 masses de Jupiter de HIP 65426b. D'autre part, de telles planètes géantes ne seraient pas attendues aussi loin que HIP 65426b.

Enfin et surtout, la star hôte HIP 65426 est spéciale, ainsi :D'après les spectres pris avec le spectrographe HARPS de l'ESO, il tourne environ 150 fois plus vite que le Soleil. Il n'y a qu'une seule autre étoile de type similaire qui tourne aussi vite, et celui-là fait partie d'un système stellaire binaire. Dans un tel système, le transfert de matière d'une étoile à l'autre peut faire tourner l'étoile réceptrice. Comment une seule étoile a pu accélérer autant nécessite une explication.

L'origine du HIP 654426b :un drame systémique ?

Jusque là, les astronomes ne peuvent que spéculer sur l'origine des propriétés particulières du système nouvellement découvert. Un scénario possible implique un drame régulier à l'échelle planétaire :Initialement, HIP 65426b se serait formé beaucoup plus près de l'étoile (expliquant sa masse relativement faible), et au moins un autre corps massif se serait également formé. A un moment donné, HIP 65426b et cet autre corps se seraient approchés suffisamment pour que HIP 65426b soit catapulté vers l'extérieur (jusqu'à sa grande distance actuelle) et que l'autre corps se déplace vers l'intérieur et fusionne avec l'étoile (provoquant la rotation rapide de l'étoile). Les planètes traversant le système auraient aussi pu déstabiliser le disque, expliquant pourquoi il n'a pas survécu assez longtemps pour être observé.

Une explication alternative impliquerait une dynamique particulière du disque protoplanétaire, avec à la fois l'étoile et la planète se formant par effondrement en même temps par fragmentation – ce qui nécessiterait toujours une explication de la raison pour laquelle le disque a été si éphémère pour avoir disparu à ce jour.

Des explications plus précises devront attendre des observations et des simulations supplémentaires. Ils pourraient avoir un impact sur notre compréhension de la formation des géantes gazeuses, évoluer, et éventuellement migrer, en général. Cette, à son tour, est cruciale pour comprendre la formation des systèmes planétaires dans leur ensemble :la masse de l'étoile hôte mise à part, la majeure partie de la masse d'un système planétaire est portée par de telles planètes géantes, et la présence et les propriétés de telles planètes ont une influence décisive sur la formation de leurs cousines plus petites, comme les planètes semblables à la Terre ou les Super-Terres.

Pour l'équipe SPHERE, la découverte a une signification spéciale supplémentaire. Il s'agit de la première planète découverte à l'aide de l'instrument SPHERE. directeur de la MPIA Thomas Henning, qui est l'un des pères de l'instrument SPHERE et co-auteur de la présente étude, ajoute :« Les images directes d'exoplanètes sont encore très rares, mais ils contiennent une mine d'informations sur les planètes telles que HIP 65426b. L'analyse de la lumière directe de la planète nous permet de contraindre la composition de l'atmosphère de la planète avec une grande confiance. " Des images existent pour moins de 20 des 3600 exoplanètes actuellement connues; les méthodes courantes de détection sont toutes indirectes, s'appuyant comme ils le font sur la façon dont la présence d'une planète influence la lumière de l'étoile hôte. L'imagerie directe est très difficile, étant donné que les étoiles sont si brillantes que leur lumière noie toute lumière des planètes environnantes. SPHERE a été conçu pour supprimer de manière optimale la lumière des étoiles, permettant des images et des spectres des planètes environnantes. Jusque là, L'imagerie directe est le seul moyen de détecter les planètes dont la distance par rapport à leur étoile hôte est grande – des planètes telles que l'inhabituelle HIP 65426b.