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Record : un système planétaire géant

ActualitéClassé sous :Astronomie , exoplanètes , planète errante

À quelque 7.000 unités astronomiques (UA) de son étoile, soit mille milliards de kilomètres, 2MASS J2126 pulvérise le précédent record de 2.500 UA. Elle ridiculise aussi l'hypothétique neuvième planète de notre Système solaire, récemment mise en évidence, qui se promène entre 600 et 1.200 UA. Cette étrange exoplanète n'est donc pas errante mais elle pose question, car les astronomes n'ont jamais observé un système planétaire aussi étendu.

Illustration de l’objet 2MASS J2126, situé à 104 années-lumière de la Terre. Avec une masse comprise entre 11,6 et 15 fois celle de Jupiter, l’astre est juste à la frontière entre planète et naine brune. © University of Hertfordshire, Neil Cook

Voici quelques années, des astronomes découvraient des planètes massives solitaires errant dans la Galaxie sans lien aucun avec une quelconque étoile. Il est probable qu'une part d'entre elles furent expulsées de leur système planétaire natal (certains modèles accréditent ce scénario, voir à ce sujet : « Le Système solaire aurait perdu une planète lors de sa formation »), tandis qu'une autre part, peut-être plus conséquente, a pu se développer dans divers nuages interstellaires en même temps que des étoiles mais sans avoir pu accréter assez de matière pour déclencher les réactions thermonucléaires et devenir des étoiles.

Plusieurs de ces astres pourraient être aussi confondus avec des naines brunes, très nombreuses dans les galaxies. Considérées comme des « étoiles ratées », elles ont une masse qui varie (par définition) entre 13 et 75 fois celle de Jupiter. Aussi, pour départager les candidats débusqués dans l'infrarouge par nos télescopes, il convient d'établir avec le plus de précision possible leur âge pour ensuite déterminer leur masse respective.

Dans la perspective de rechercher des planètes avec de larges orbites autour de leur étoile-parent, Niall Deacon (université d'Hertfordshire) et son équipe ont réexaminé les données de plusieurs objets identifiés comme naines brunes ou planètes errantes. L'une d'elles, 2MASS J2126, a particulièrement retenu leur attention. Ils estiment en effet dans leur étude, publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, que l'astre en apparence solitaire est vraisemblablement lié gravitationnellement à la naine rouge voisine nommée TYC 9486-927-1.

La naine rouge TYC 9486-927-1 et l'exoplanète 2MASS J2126, distants d’environ 1.000 milliards de km (7.000 UA), sont probablement liés gravitationnellement, étant donné leur âge et leurs mouvements. Les flèches montrent la projection de leurs déplacements dans la Galaxie au cours des 1.000 prochaines années. La barre déchelle indique 4.000 UA (unités astronomiques), soit 4.000 fois la distance Terre-Soleil (qui est d'environ 149,60 millions de km). © 2MASS, S. Murphy, ANU

Une orbite de 900.000 ans

Jusqu'alors, 2MASS J2126 était considérée comme une planète plutôt jeune, appartenant à un groupe local d'étoiles (dont des naines brunes) âgé d'environ 45 millions d'années et nommé Association Toucan-Horloge. Mais l'équipe de chercheurs a observé qu'elle se déplace dans l'espace dans la même direction que sa voisine TYC 9486-927-1, également distante de la Terre de 104 années-lumière. Une troublante coïncidence qui force à penser que les deux astres sont ensemble.

Si tel est le cas, il ne faut néanmoins pas imaginer qu'ils se côtoient de près à l'instar de Jupiter ou la Terre avec le Soleil. En effet, si nous pouvions nous rendre sur place, l'étoile autour de laquelle gravite cette probable géante gazeuse ne se distinguerait même pas des autres dans son ciel. Se promenant tranquillement à plus de 1.000 milliards de km (soit 7.000 fois la distance Terre-Soleil), elle boucle une année en quelque 900.000 ans ! Alors que la lumière de notre étoile ne met qu'un peu plus de 8 minutes pour atteindre notre monde, séparé de près de 150 millions de km (1 UA ou unité astronomique), celle émise par la naine rouge traverse l'espace durant un mois avant de caresser sa surface. Le précédent record de distance entre une planète et son étoile, qui était de 2.500 UA, est largement pulvérisé. Chez « nous », l'hypothétique neuvième planète du Système solaire fait plutôt pâle figure avec ses 600 à 1.200 UA...

Des traits communs avec beta Pictoris b

Même si les deux objets dansent ensemble, leur lien avec l'amas d'étoiles Toucan-Horloge n'est pas clair. Pour trancher la question, les astronomes ont donc disséqué la lumière de la naine rouge afin d'évaluer les quantités de lithium présentes. Cette méthode permet en effet d'interroger les étoiles sur leur âge. Du moins, tant qu'il y en a car cet élément est détruit assez rapidement en leur sein. Plus il y en a, moins elles sont âgées. Il a été établi qu'il est plus abondant que dans les étoiles de l'Association Toucan-Horloge et moins que dans celles d'un groupe âgé de 10 millions d'années. En somme, depuis sa naissance, l'astre n'a pu effectuer qu'une cinquantaine d'orbites au maximum !

Connaissant son âge (quasi-identifique à la naine rouge si les deux objets sont ensemble), il a été établi que 2MASS J2126 est à la lisière entre planète et naine brune avec 11,6 à 15 fois la masse de Jupiter. Cette caractéristique ainsi que sa température la rapprochent beaucoup de bêta Pictoris b, la première exoplanète imagée directement. À la différence toutefois que cette dernière est 700 fois plus proche de son jeune soleil.

Pour Simon Murphy, de l'Australian National University, et ses collègues qui ont cosigné ces recherches, une question s'impose : « comment un système planétaire aussi étendu peut-il survivre  ? »

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