Les chercheurs utilisant le Very Large Telescope de l'ESO ont pour la première fois, trouvé des preuves d'une planète géante associée à une étoile naine blanche. La planète orbite autour de la naine blanche chaude, le reste d'une étoile semblable au Soleil, à courte portée, provoquant le détachement de son atmosphère et la formation d'un disque de gaz autour de l'étoile. Ce système unique donne une idée de ce à quoi pourrait ressembler notre propre système solaire dans un avenir lointain.

"C'était une de ces découvertes fortuites, " dit le chercheur Boris Gänsicke, de l'Université de Warwick au Royaume-Uni, qui a dirigé l'étude, publié aujourd'hui dans La nature . L'équipe avait inspecté environ 7 000 naines blanches observées par le Sloan Digital Sky Survey et en avait trouvé une qui ne ressemblait à aucune autre. En analysant les variations subtiles de la lumière de l'étoile, ils ont trouvé des traces d'éléments chimiques dans des quantités que les scientifiques n'avaient jamais observées auparavant chez une naine blanche. "Nous savions qu'il devait y avoir quelque chose d'exceptionnel dans ce système, et spéculé qu'il peut être lié à un certain type de reste planétaire."

Pour avoir une meilleure idée des propriétés de cette étoile inhabituelle, nommé WDJ0914+1914, l'équipe l'a analysé avec l'instrument X-shooter du Very Large Telescope de l'ESO dans le désert chilien d'Atacama. Ces observations de suivi ont confirmé la présence d'hydrogène, l'oxygène et le soufre associés à la naine blanche. En étudiant les moindres détails des spectres pris par le X-shooter de l'ESO, l'équipe a découvert que ces éléments étaient dans un disque de gaz tourbillonnant dans la naine blanche, et ne vient pas de l'étoile elle-même.

"Il a fallu quelques semaines de réflexion très dure pour comprendre que la seule façon de faire un tel disque est l'évaporation d'une planète géante, " dit Matthias Schreiber de l'Université de Valparaiso au Chili, qui a calculé l'évolution passée et future de ce système.

Les quantités détectées d'hydrogène, l'oxygène et le soufre sont similaires à ceux trouvés dans les couches atmosphériques profondes de glace, planètes géantes comme Neptune et Uranus. Si une telle planète était en orbite près d'une naine blanche chaude, le rayonnement ultraviolet extrême de l'étoile enlèverait ses couches externes et une partie de ce gaz dépouillé tourbillonnerait dans un disque, s'accréter lui-même sur la naine blanche. C'est ce que les scientifiques pensent voir autour de WDJ0914+1914 :la première planète en évaporation en orbite autour d'une naine blanche.

Combiner des données d'observation avec des modèles théoriques, l'équipe d'astronomes du Royaume-Uni, Le Chili et l'Allemagne ont pu brosser une image plus claire de ce système unique. La naine blanche est petite et, à 28 000 degrés Celsius (cinq fois la température du Soleil), extrêmement chaud. Par contre, la planète est glacée et grande, au moins deux fois plus grande que l'étoile. Comme il orbite à courte distance autour de la naine blanche chaude, en faire le tour en seulement 10 jours, les photons de haute énergie de l'étoile soufflent progressivement sur l'atmosphère de la planète. La plupart des gaz s'échappent, mais une partie est entraînée dans un disque tourbillonnant dans l'étoile à une vitesse de 3000 tonnes par seconde. C'est ce disque qui rend visible la planète semblable à Neptune autrement cachée.

"C'est la première fois que nous pouvons mesurer les quantités de gaz comme l'oxygène et le soufre dans le disque, qui fournit des indices sur la composition des atmosphères des exoplanètes, " dit Odette Toloza de l'Université de Warwick, qui a développé un modèle pour le disque de gaz entourant la naine blanche.

"La découverte ouvre également une nouvelle fenêtre sur le destin final des systèmes planétaires, " ajoute Gänsicke.

Des étoiles comme notre Soleil brûlent de l'hydrogène dans leur cœur pendant la majeure partie de leur vie. Une fois qu'ils sont à court de ce carburant, ils gonflent en géantes rouges, devenant des centaines de fois plus gros et engloutissant les planètes voisines. Dans le cas du système solaire, cela inclura Mercure, Vénus, et même la Terre, qui seront tous consommés par le Soleil géant rouge dans environ 5 milliards d'années. Finalement, Les étoiles semblables au soleil perdent leurs couches externes, ne laissant qu'un noyau brûlé, une naine blanche. De tels vestiges stellaires peuvent encore héberger des planètes, et on pense que beaucoup de ces systèmes stellaires existent dans notre galaxie. Cependant, jusqu'à maintenant, les scientifiques n'avaient jamais trouvé de preuves d'une planète géante survivante autour d'une naine blanche. La détection d'une exoplanète en orbite autour de WDJ0914+1914, situé à environ 1500 années-lumière dans la constellation du Cancer, peut être la première de nombreuses étoiles en orbite autour de ces étoiles.

Selon les chercheurs, l'exoplanète maintenant trouvée avec l'aide du X-shooter de l'ESO orbite autour de la naine blanche à une distance de seulement 10 millions de kilomètres, ou 15 fois le rayon solaire, qui aurait été au plus profond de la géante rouge. La position inhabituelle de la planète implique qu'à un moment donné après que l'étoile hôte est devenue une naine blanche, la planète s'en est rapprochée. Les astronomes pensent que cette nouvelle orbite pourrait être le résultat d'interactions gravitationnelles avec d'autres planètes du système, ce qui signifie que plus d'une planète peut avoir survécu à la transition violente de son étoile hôte.

"Jusque récemment, très peu d'astronomes se sont arrêtés pour réfléchir au sort des planètes en orbite autour d'étoiles mourantes. Cette découverte d'une planète en orbite étroite autour d'un noyau stellaire calciné démontre avec force que l'Univers met sans cesse nos esprits au défi de dépasser nos idées établies, " conclut Gänsicke.

Cette recherche a été présentée dans un article à paraître dans La nature .