La découverte de TOI-6894B – une exoplanet autour de 86% de la taille de Jupiter en orbite autour d’un nain rouge de masse à 0,2-solaire – met en évidence la nécessité d’une meilleure compréhension des mécanismes de formation de planète géante et des environnements disque protoplanétaires dans lesquels ils se produisent.
Le système TOI-6894 est situé à environ 73 parsecs (238 années-lumière) dans la constellation de Leo.
La planète a été découverte dans le cadre d’une enquête à grande échelle des données du satellite d’enquête (TESS) en transit de la NASA, à la recherche de planètes géantes autour d’étoiles de faible masse.
«J’étais très excité par cette découverte. J’ai à l’origine fouillé par des observations Tess de plus de 91 000 stars de Dwarf à faible masse à la recherche de planètes géantes», a déclaré le Dr Edward Bryant, astronome de l’Université de Warwick et de l’Université College de Londres.
« Ensuite, en utilisant des observations prises avec l’un des plus grands télescopes du monde, le très grand télescope d’ESO (VLT), j’ai découvert TOI-6894B, une planète géante transitant la star de masse la plus basse connue à ce jour pour héberger une telle planète. »
«Nous ne nous attendions pas à ce que des planètes comme TOI-6894B puissent se former autour des étoiles de cette basse masse.»
«Cette découverte sera une pierre angulaire pour comprendre les extrêmes de la formation de la planète géante.»
TOI-6894B est un géant du gaz de faible densité avec un rayon un peu plus grand que celui de Saturne, mais avec seulement environ 50% de la masse de Saturne.
L’étoile parent est l’étoile la plus basse de la masse pour faire découvrir une planète géante en transit à ce jour et n’a que 60% de la taille de la prochaine plus petite étoile pour accueillir une telle planète.
« La plupart des stars de notre galaxie sont en fait de petites étoiles exactement comme celle-ci, avec des masses basses et qui ne pouvaient pas accueillir des planètes géantes au gaz », a déclaré le Dr Daniel Bayliss, astronome de l’Université de Warwick.
« Donc, le fait que cette star héberge une planète géante a de grandes implications pour le nombre total de planètes géantes que nous estimons existant dans notre galaxie. »
«C’est une découverte intrigante. Nous ne comprenons pas vraiment comment une star avec si peu de masse peut former une planète aussi massive», a déclaré le Dr Vincent Van Eylen, astronome à University College de Londres.
«C’est l’un des objectifs de la recherche de plus d’exoplanètes.»
«En trouvant des systèmes planétaires différents de notre système solaire, nous pouvons tester nos modèles et mieux comprendre comment notre propre système solaire s’est formé.»
La théorie la plus largement ancrée de la formation de la planète est appelée la théorie de l’accrétion centrale.
Un noyau planétaire se forme d’abord par l’accrétion (accumulation progressive de matériel) et à mesure que le noyau devient plus massif, il attire finalement des gaz qui forment une atmosphère.
Il devient alors suffisamment massif pour entrer dans un processus d’accrétion de gaz en fuite pour devenir un géant du gaz.
Dans cette théorie, la formation de géants du gaz est plus difficile autour des étoiles à faible masse car la quantité de gaz et de poussière dans un disque protoplanétaire autour de l’étoile (la matière première de la formation de la planète) est trop limitée pour permettre à un noyau suffisamment massif de se former et le processus de fuite.
Pourtant, l’existence de TOI-6894B suggère que ce modèle ne peut pas être complètement précis et des théories alternatives sont nécessaires.
« Compte tenu de la masse de la planète, TOI-6894B aurait pu se former par un processus d’intermédiaire de l’accrétion du noyau, dans lequel un protoplanet se forme et accumule régulièrement du gaz sans que le noyau ne devienne suffisamment massif pour l’accrétion de gaz coulée », a déclaré le Dr Edward.
« Alternativement, il aurait pu se former à cause d’un disque gravitationnel instable. »
« Dans certains cas, le disque entourant l’étoile deviendra instable en raison de la force gravitationnelle qu’elle exerce sur elle-même. »
«Ces disques peuvent alors se fragmenter, le gaz et la poussière s’effondrent pour former une planète.»
Mais l’équipe a constaté qu’aucune théorie ne pouvait complètement expliquer la formation de TOI-6894B à partir des données disponibles, ce qui laisse l’origine de cette planète géante comme une question ouverte pour l’instant.
« Sur la base de l’irradiation stellaire de TOI-6894B, nous nous attendons à ce que son atmosphère soit dominée par la chimie du méthane, qui est extrêmement rare pour identifier », a déclaré le professeur Amaury Triaud de l’Université de Birmingham.
«Les températures sont suffisamment faibles pour que les observations atmosphériques puissent même nous montrer de l’ammoniac, ce qui serait la première fois qu’il se trouve dans une atmosphère d’exoplanet.»
«TOI-6894B présente probablement une exoplanet de référence pour l’étude des atmosphères dominées par le méthane et le meilleur laboratoire pour étudier une atmosphère planétaire contenant du carbone, de l’azote et de l’oxygène à l’extérieur du système solaire.»
Les résultats apparaissent dans le journal Astronomie naturelle.
