Ce ne sont peut-être pas des planètes.
Du moins, pas comme nous le pensions.
Le télescope spatial James Webb a décollé les couches du système HR 8790 et a trouvé quelque chose de compliqué. Des mondes immenses, cinq à dix fois plus massifs que Jupiter, flottant là-bas dans le froid.
La théorie classique disait que cela ne devrait pas arriver.
Le débat sur la formation
Comment créer un monstre comme Jupiter ?
Il y a deux camps. Les uns plaident en faveur de l’accrétion du noyau : les roches et la glace s’écaillent, rassemblant la poussière dans un disque jusqu’à ce que la gravité soit suffisamment forte pour aspirer le gaz. Lent. Graduel. Désordonné.
L’autre camp mise sur l’instabilité gravitationnelle. Une partie du disque s’effondre sur elle-même. Rapide. Chaotique. Cela ressemble plus à la façon dont naissent les étoiles qu’aux planètes.
Les naines brunes se situent dans la zone grise située entre les deux.
Nous les appelons des « étoiles ratées ». Elles sont trop légères pour déclencher la fusion de l’hydrogène, mais ce ne sont pas non plus des planètes. La frontière a toujours été floue.
Cela se résume à la messe. Les étoiles fusionnent l’hydrogène. Les naines brunes fusionnent le deutérium (juste un instant). Les géantes gazeuses ne font rien. Ils restent assis là et ont froid.
Mais où tracez-vous exactement la limite ? 13 masses de Jupiter ? 80 ?
Les astronomes le soutiennent depuis des décennies.
Les systèmes HR 8799 ont cassé leurs modèles. Ses quatre planètes orbitent loin de leur étoile, à une distance 15 à 70 fois supérieure à la distance Terre-Soleil. La théorie de l’accrétion centrale affirmait que des planètes aussi éloignées ne devraient pas se former. Il n’y avait pas assez de temps. Le disque de gaz aurait été balayé par la jeune étoile bien avant que de tels monstres puissent accumuler suffisamment de masse.
En regardant la crasse
L’équipe de l’UC San Diego est donc partie à la recherche d’indices dans les ambiances.
Spectroscopie. Analyser la lumière.
Avant Webb, les télescopes au sol observaient l’eau et le monoxyde de carbone. De bons marqueurs, mais des origines ambiguës. Vous ne pouvez pas savoir si ces molécules se sont formées avec la planète ou si elles sont venues d’ailleurs.
L’équipe a changé de cible. Ils ont regardé le soufre.
Le soufre est un élément réfractaire. Il reste solide dans la poussière chaude du disque protoplanétaire. Si l’atmosphère d’une géante gazeuse contient du soufre, cette géante gazeuse a probablement mangé un noyau solide. Cela pointe directement vers l’accrétion du noyau.
Pas un effondrement gravitationnel.
Jean-Baptiste Ruffio de l’UC San Diego ne s’est pas contenté de regarder ; il dut inventer de nouvelles méthodes d’analyse. Les planètes étaient 10 000 000 plus sombres que leur hôte. Le bruit était assourdissant. Il l’a enlevé.
Qu’ont-ils trouvé ?
Sulfure d’hydrogène.
Et beaucoup d’éléments lourds : carbone, oxygène, soufre. Ces planètes sont « enrichies ». Elles contiennent plus de métaux que leur étoile mère. Les étoiles ne fonctionnent pas de cette façon. Les naines brunes, qui se forment à partir de nuages qui s’effondrent comme des étoiles, reflètent généralement la composition chimique de leurs parents. Ce n’est pas le cas de ces objets.
Ils se sont construits.
“Le HR 8799 s’est probablement formé de la même manière que Jupiter, bien qu’il soit cinq à dix fois plus massif.” —Jean-Baptiste Ruffia
Briser le plafond
De vieux manuels scolaires sont brûlés.
Ou du moins fortement révisé.
Quinn Konopaky, professeur d’astronomie impliqué dans l’étude, l’a dit sans détour.
Les anciens modèles ? Dépassé.
Nous étudions de nouveaux cadres dans lesquels des planètes massives forment des noyaux solides incroyablement éloignés de leur soleil parent. Cela change complètement la géographie de la formation des planètes.
Cela est logique si l’on se souvient que le système HR 87 n’a que 30 millions d’années. C’est un bébé comparé à notre système solaire vieux de 4,6 milliards d’années. La chaleur rayonne toujours de la formation.
Mais des questions demeurent.
Parce que voici la vérité inconfortable.
Ce sont des choses énormes. Les plus grandes exoplanètes candidates dont nous disposons flottent dans un étrange no man’s land.
Qu’est-ce qu’une planète ?
Pouvez-vous être 20 Jupiters ? 30 ?
À un moment donné, la masse devient si élevée que la distinction entre « planète formée par accrétion » et « étoile ratée formée par effondrement » disparaît. Nous ne savons pas encore où se situe ce commutateur.
Les systèmes HR 87 ont prouvé que des planètes géantes peuvent se former par accrétion de noyau dans les banlieues sombres.
Cela laisse la limite supérieure grande ouverte.
Nous avons trouvé une réponse. Cela soulève simplement une question plus vaste et plus discrète.
