Une planète rare survit à l’énergie d’une géante rouge 

Une exoplanète rare, surnommée « Phoenix », défie les théories actuelles sur l’évolution planétaire en conservant une atmosphère gonflée malgré la proximité de son étoile hôte, une géante rouge. Cette découverte incite les scientifiques à repenser les mécanismes de vieillissement et de mort des planètes dans des environnements extrêmes.

La planète nouvellement découverte, surnommée «Phoenix» pour sa capacité à survivre à l’énergie radiante de son étoile géante rouge, illustre la vaste diversité des systèmes solaires et la complexité de l’évolution planétaire, en particulier à la fin de la vie des étoiles.

Un comportement inattendu

« Cette planète n’évolue pas comme nous le pensions, elle semble avoir une atmosphère beaucoup plus grande et moins dense que prévu pour ces systèmes », a déclaré Sam Grunblatt, astrophysicien à l’Université Johns Hopkins et chef de l’équipe de recherche. « Comment elle a pu conserver cette atmosphère malgré sa proximité avec une étoile hôte si grande est la grande question. »

La planète appartient à une catégorie rare de mondes appelés «Neptunes chauds» en raison de leurs similitudes avec Neptune, bien qu’ils soient beaucoup plus proches de leurs étoiles hôtes et beaucoup plus chauds. Officiellement nommée TIC365102760 b, cette planète gonflée est étonnamment plus petite, plus ancienne et plus chaude que ce que les scientifiques pensaient possible. Elle est 6,2 fois plus grande que la Terre, complète une orbite autour de son étoile parent en 4,2 jours et est environ 6 fois plus proche de son étoile que Mercure ne l’est du Soleil.

Des caractéristiques uniques

En raison de l’âge et des températures brûlantes de Phoenix, couplés à sa densité étonnamment faible, le processus de dépouillement de son atmosphère a dû se produire à un rythme plus lent que ce que les scientifiques pensaient possible. Ils ont également estimé que la planète est 60 fois moins dense que le «Neptune chaud» le plus dense découvert à ce jour et qu’elle ne survivra pas plus de 100 millions d’années avant de commencer à mourir en spirale vers son étoile géante.

« C’est la plus petite planète que nous ayons jamais trouvée autour de l’une de ces géantes rouges, et probablement la planète de plus faible masse orbitant une étoile géante rouge que nous ayons jamais vue », a précisé Sam Grunblatt. « C’est pourquoi elle semble vraiment étrange. Nous ne savons pas pourquoi elle a encore une atmosphère alors que d’autres « Neptunes chauds » beaucoup plus petits et beaucoup plus denses semblent perdre leurs atmosphères dans des environnements beaucoup moins extrêmes. »

Une méthode innovante

Les chercheurs ont pu obtenir de telles informations en concevant une nouvelle méthode pour affiner les données du satellite de la NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite. Le télescope du satellite peut repérer les planètes de faible densité lorsqu’elles diminuent la luminosité de leurs étoiles hôtes en passant devant elles. Mais l’équipe de Grunblatt a filtré la lumière indésirable dans les images et les a ensuite combinées avec des mesures supplémentaires de l’observatoire W.M. Keck sur le volcan Maunakea à Hawaï, une installation qui suit les minuscules oscillations des étoiles causées par leurs planètes en orbite.

Les résultats pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre comment des atmosphères comme celle de la Terre pourraient évoluer, a déclaré Grunblatt. Les scientifiques prédisent que dans quelques milliards d’années, le Soleil se dilatera en une étoile géante rouge qui gonflera et engloutira la Terre et les autres planètes intérieures.

« Nous ne comprenons pas très bien l’évolution tardive des systèmes planétaires », a ajouté Sam Grunblatt. « Cela nous dit que peut-être l’atmosphère de la Terre n’évoluera pas exactement comme nous le pensions. »

Rareté des planètes gonflées

Les planètes gonflées sont souvent composées de gaz, de glace ou d’autres matériaux plus légers qui les rendent globalement moins denses que n’importe quelle planète du système solaire. Elles sont si rares que les scientifiques estiment qu’environ 1 % des étoiles en possèdent. Les exoplanètes comme Phoenix ne sont pas aussi couramment découvertes car leurs tailles plus petites les rendent plus difficiles à repérer que les plus grandes et plus denses, a déclaré Grunblatt. C’est pourquoi son équipe recherche davantage de ces petits mondes. Ils ont déjà trouvé une douzaine de candidats potentiels avec leur nouvelle technique.

« Nous avons encore un long chemin à parcourir pour comprendre comment les atmosphères planétaires évoluent au fil du temps », a conclu Sam Grunblatt.

Légende illustration : Concept d’artiste de TIC365102760 b, surnommée Phoenix en raison de sa capacité à survivre aux intenses radiations d’une étoile géante rouge. Crédit : Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University

Article : « TESS Giants Transiting Giants. IV. A low-density hot Neptune orbiting a red giant star » – DOI: 10.3847/1538-3881/ad4149