Les astronomes ont découvert une grande planète de la taille de Neptune en orbite autour d'une étoile naine blanche. La planète est quatre fois plus grande que l'étoile, et la naine blanche semble détruire lentement la planète: la chaleur de la naine blanche évapore le matériau de l'atmosphère de la planète, formant une queue semblable à une comète.
Une naine blanche est l'état final pour des étoiles comme notre Soleil. Lorsqu'une étoile semblable au soleil manque de carburant, elle se transforme en une géante rouge. Pendant cette phase, une grande partie de la masse de l’étoile est rejetée dans l’espace. Après cela, ce qui reste est un nain blanc compact et relativement cool.
Une naine blanche est surtout une force épuisée en termes stellaires. Il est dans son état final, ne dégageant pas la même énergie qu'auparavant. Mais il est encore assez radiatif pour dépouiller l'atmosphère de la planète. Et c'est ce qui se passe avec l'étoile dans cette étude, nommée WDJ0914 + 1914.
La naine blanche dans cette étude faisait partie des 10 000 personnes interrogées par le Sloan Digital Sky Survey (SDSS.) En travaillant avec les données Sloan, les astronomes de Warwick ont analysé la lumière provenant de la naine blanche. Des variations subtiles mais détectables de la lumière proviennent du système qui a permis aux astronomes d'identifier les éléments présents.
Ils ont détecté de minuscules pics d'hydrogène, d'oxygène et de soufre. L'hydrogène était inhabituel, car les naines blanches sont principalement composées d'oxygène et de carbone, et l'oxygène et le soufre n'avaient jamais été vus auparavant dans une situation comme celle-ci. Ils ont regardé de plus près avec le Very Large Telescope (VLT) et ont constaté que la forme des trois éléments indiquait la présence d'un anneau de gaz autour de WDJ0914 + 1914.
"Un tel système n'a jamais été vu auparavant, et il était immédiatement clair pour moi qu'il s'agissait d'une étoile unique."
Dr Boris Gaensicke, Université de Warwick.
Au début, les chercheurs pensaient voir une étoile binaire.
Le Dr Boris Gaensicke de l'Université de Warwick est l'auteur principal de l'une des études. Dans un communiqué de presse, il a déclaré: «Au début, nous pensions qu'il s'agissait d'une étoile binaire avec un disque d'accrétion formé de la masse circulant entre les deux étoiles. Cependant, nos observations montrent qu'il s'agit d'une seule naine blanche avec un disque autour d'elle environ dix fois la taille de notre soleil, composée uniquement d'hydrogène, d'oxygène et de soufre. Un tel système n'a jamais été vu auparavant, et il m'a été immédiatement clair qu'il s'agissait d'une étoile unique. »
Après une analyse plus approfondie, les astronomes ont découvert que la naine blanche accumulait de l'oxygène et du soufre du disque. Ils ont pu analyser la composition du disque lui-même et ont découvert qu'elle correspond aux couches plus profondes des planètes de notre propre système solaire, comme Neptune et Uranus, deux géants des glaces.
Même si la fusion a cessé depuis longtemps, la naine blanche est toujours d'environ 28 000 degrés Celsius. Il émet suffisamment d'énergie pour bombarder la planète invisible et évaporer ses matériaux. Les calculs de l’équipe montrent qu’environ 3 000 tonnes de matériau sont retirées du disque chaque seconde.
Le Dr Gaensicke a déclaré: "Cette étoile a une planète que nous ne pouvons pas voir directement, mais parce que l'étoile est si chaude qu'elle évapore la planète, et nous détectons l'atmosphère qu'elle perd."
"Cette découverte est un progrès majeur parce qu'au cours des deux dernières décennies, nous avons eu de plus en plus de preuves que les systèmes planétaires survivent jusqu'au stade de la naine blanche."
DR. BORIS GAENSICKE, UNIVERSITÉ DE WARWICK.
Toutes les naines blanches ne sont pas aussi chaudes que celle-ci. Cela signifie que la détection de planètes en orbite avec cette même méthode n'est probablement pas possible. Mais il doit y en avoir plus. En fait, il peut y avoir jusqu'à 10 milliards de nains blancs dans la Voie lactée. Quel pourcentage d'entre eux est assez chaud pour que des planètes interagissent avec elles comme celle-ci est une question ouverte.
"Il pourrait y avoir de nombreuses naines blanches plus froides qui ont des planètes mais qui n'ont pas les photons de haute énergie nécessaires pour conduire l'évaporation, donc nous ne serions pas en mesure de les trouver avec la même méthode", a déclaré le Dr Gaensicke. "Cependant, certaines de ces planètes pourraient être détectables à l'aide de la méthode de transit une fois que le grand télescope synoptique de surveillance sera dans le ciel." (Ce télescope pourrait être renommé le télescope d'enquête de Vera Rubin.)
Il existe de plus en plus de preuves montrant que les planètes peuvent survivre dans la phase naine blanche de leur étoile. Cette découverte ajoute du poids à cette preuve.
"Cette découverte est un progrès majeur car au cours des deux dernières décennies, nous avons eu de plus en plus de preuves que les systèmes planétaires survivent au stade de naine blanche", a déclaré le Dr. "Nous avons vu beaucoup d'astéroïdes, de comètes et d'autres petits objets planétaires frapper des nains blancs, et pour expliquer ces événements, il faut des corps de masse plus grands, plus éloignés. Avoir des preuves d'une planète réelle qui était elle-même dispersée est une étape importante. »
Selon le Dr Matthias R. Schreiber, auteur principal du deuxième article, le système WDJ0914 + 1914 est un aperçu de l'avenir. «Dans un sens, WDJ0914 + 1914 nous donne un aperçu de l'avenir très lointain de notre propre système solaire.»
Finalement, notre Soleil partagera le même sort que ce nain blanc. Il deviendra une géante rouge, en expansion et enveloppant Mercure, Vénus et la Terre. (Peut-être même mars.) Après cela, dans environ 6 milliards d'années, ce sera un nain blanc. Si les géantes gazeuses et géantes de glace de notre système solaire migrent suffisamment près de l'étoile, leur matériau pourrait être retiré dans un disque, tout comme WDJ0914 + 1914 le fait pour son géant de glace.
Dans un document d'accompagnement, les astronomes soulignent ce qui va se passer. Notre futur Soleil émettra suffisamment de photons de haute énergie pour éliminer les matériaux de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Une partie de ce gaz pénètrera dans le disque, puis dans le Soleil lui-même. Les futurs astronomes, s'il y en a, pourront le voir de la même manière que nous.
L'équipe a peut-être également trouvé par inadvertance un moyen d'étudier l'atmosphère des exoplanètes.
Dans le communiqué de presse, le Dr Schreiber a commenté: «Nous avons été stupéfaits quand nous avons réalisé qu'en observant des naines blanches chaudes, nous voyons potentiellement des signatures d'atmosphères de planète extrasolaires. Bien que cette hypothèse doive être confirmée davantage, elle pourrait en effet ouvrir la porte à la compréhension des atmosphères des planètes extrasolaires. »
C'est la deuxième fois que les astronomes trouvent une planète dans un endroit inattendu. En novembre, des astronomes utilisant des données TESS ont découvert une planète en orbite autour d'une géante rouge. Dans ces deux cas, toutes les planètes dans ces positions auraient dû être détruites lorsque leurs étoiles se sont développées en géantes rouges.
Mais maintenant que deux ont été découverts, il est probable qu'il y en aura plus, beaucoup plus. Dans le deuxième article, les auteurs déduisent un taux de 1 sur 10 000 naines blanches dépouillant l'atmosphère des planètes. S'il y a 10 milliards de naines blanches dans la Voie lactée, il y en aurait 1 million avec des planètes détectables à froid par spectroscopie. Et cela ne manquera pas de remodeler notre compréhension de l’évolution des systèmes solaires.
Des astronomes de l'Université de Warwick au Royaume-Uni et de l'Université de Valparaiso aux États-Unis ont fait la découverte. Leurs recherches ont été publiées dans deux articles. Un article est intitulé «Accrétion d'une planète géante sur une étoile naine blanche» et a été publié dans Nature. Le deuxième article s'intitule «Cold Giant Planets Evaporated by Hot White Dwarfs» et a été publié dans Astrophysical Journal Letters.
Plus:
- Communiqué de presse: Une planète géante cachée révélée autour d'une minuscule étoile naine blanche
- Document de recherche: Planètes géantes froides évaporées par des naines blanches chaudes
- Document de recherche: Accrétion d'une planète géante sur une étoile naine blanche
- Space Magazine: Cela semble impossible, mais cette planète a survécu à la phase géante rouge de son étoile
