Découverte d’un système planétaire compact autour d’un ancien coeur d’étoile géante rouge

Découverte d'un système planétaire compact autour d'un ancien coeur d'étoile géante rouge

Deux planètes aux dimensions comparables à la Terre ont été détectées autour d’une vieille étoile venant de franchir le stade de géante rouge. Cette découverte, publiée dans la revue Nature, ce 22 décembre 2011, pourrait apporter un éclairage nouveau sur la destinée des systèmes stellaires et planétaires. Ces deux planètes, KOI 55.01 et KOI 55.02, occupent des orbites très proches de leur étoile hôte. Pour avoir migré à de si petites distances, elles ont probablement plongé profondément dans l’enveloppe de l’ancienne étoile géante, mais ont néanmoins survécu. Leur hôte, KIC 05807616, est le résidu d’un coeur de géante rouge mis à nu par la disparition presque totale de son enveloppe et ces planètes ont dû contribuer à la perte de masse accrue nécessaire à la formation de ce type d’étoile. Les systèmes planétaires pourraient ainsi influencer l’évolution de leurs étoiles hôtes. Les deux corps de dimension terrestre observés seraient, par conséquent, les noyaux denses d’anciennes planètes géantes dont l’enveloppe gazeuse se serait évaporée pendant la phase d’immersion. On les appelle des planètes Chthoniennes.

C’est en analysant les données du satellite Américain Kepler (NASA) obtenues pour l’étude des pulsations de l’étoile KIC 05807616 (KPD 1943+4058 or KOI 55), qu’une équipe d’astrophysiciens menée par un chercheur français de l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie de Toulouse a remarqué la présence intriguante de deux infimes modulations périodiques de 5.76 et 8.23 heures atteignant à peine 0.005% de la brillance de l’étoile. Ces variations ne pouvant être attribuées aux oscillations de l’étoile ou à d’autres causes, la présence de deux corps en orbite autour de KIC 05807616 s’est imposée comme la seule explication plausible.

Les variations observées sont le résultat conjoint de la réflexion de la lumière de l’étoile sur la surface éclairée de ces corps et de l’émission thermique différente entre leur hémisphère chaud et celui, maintenu dans l’ombre, plus froid, le tout modulé par la position des corps sur leur orbite respective. Par comparaison, la situation est analogue aux variations de brillance de la Lune liées aux differentes phases d’illumination dépendant de sa position relative par rapport au Soleil et aux observateurs que nous sommes, sur Terre. Pour KIC 05807616, les calculs des chercheurs montrent que pour produire d’aussi petites modulations de brillance, le rayon des corps en orbite doit être comparable à celui de la Terre. Dans la configuration la plus vraisemblable pour ce système, les deux corps mesureraient respectivement 0.76 et 0.87 rayons terrestres, soit les plus petites planètes détectées à ce jour autour d’une étoile toujours active autre que le Soleil1.

Ces planètes étant distantes de seulement 0.0060 et 0.0076 UA2 de leur étoile très chaude (27 700 K en surface) au rayonnement intense, il y règne certainement des conditions effroyables, notamment dans l’hemisphère face à l’étoile où les températures peuvent atteindre les 8 000 à 9 000 K. De telles conditions, jamais rencontrées à ce jour parmi les planètes extra solaires répertoriées, lèvent nombre de questions sur la nature des corps susceptibles de survivre à un tel enfer, si proches de leur étoile hôte.

Ces corps pourraient être les restes d’anciennes planètes géantes gazeuses autrefois semblables à des Jupiters chauds orbitant près de leur étoile à une époque lointaine où celle-ci brûlait encore de l’hydrogène dans son noyau. L’enveloppe de ces planètes géantes se serait totalement dissipée au cours de leur immersion dans l’étoile devenue géante rouge. Seuls leurs noyaux denses, principalement constitués de fer et d’autres éléments lourds, auraient survécu à cet épisode extrême.

KIC 05807616, une étoile sdB compacte et chaude, est tout ce qu’il reste de l’ancienne géante rouge : un coeur d’hélium en fusion surmonté d’une mince couche d’hydrogène. Pour former ce type d’étoiles, la géante rouge doit pouvoir éjecter la quasi totalité de son enveloppe par un mécanisme amplifiant la perte de masse. Les deux planètes découvertes autour de cette étoile pourraient avoir déclenché ce processus.

1 Des planètes plus petites ont déjà été détectées, mais autour de pulsars, des étoiles à neutrons qui sont les restes inertes de supernovae. Ces planètes se seraient formées après l’explosion de l’étoile à partir des matériaux éjectés dans l’explosion.

2 L’Unité Astronomique est la distance entre le Soleil et la Terre

Contact: Dr. Stéphane Charpinet (CNRS),

Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Observatoire Midi-Pyrénées , Toulouse

& KITP, University of California Santa Barbara.

Courriel: stephane.charpinet@irap.omp.eu

Tél: +1 (805) 893-6358 (avant le 21 Décembre; 9 heures de décalage horaire)

06 28 25 31 94 (à partir du 23 Décembre)

Dr Valérie Van Grootel

Université de Liège, Liège, Belgique

Courriel: valerie.vangrootel@ulg.ac.be

Tel: +32 4 366 9730

Référence:

« A compact system of small planets around a former red-giant star ». S. Charpinet, G. Fontaine, P. Brassard, E.M. Green, V. Van Grootel, S.K. Randall, R. Silvotti, A.S. Baran, R.H. Østensen, S.D. Kawaler, & J.H. Telting. Nature, 2011 Dec. 22. DOI 10.1038/nature10631

Links:

http://www.cosmosmagazine.com/news/5108/chance-discovery-two-planets

http://www.space.com/14012-survivor-alien-planets-dying-star.html

Couverture médiatique :

Sky & Telescope : http://www.skyandtelescope.com/news/Kepler-Finds-Deep-Fried-Planets-136143963.html

BBC News : http://www.bbc.co.uk/news/mobile/science-environment-16279016

Bloomberg New-York : http://www.bloomberg.com/news/2011-12-21/red-giant-stars-may-be-shaped-by-jupiter-size-planets-research-shows.html

Discovery Channel : http://news.discovery.com/space/survivor-planets-orbit-dead-stars-111221.html

Science et Avenir : http://www.sciencesetavenir.fr/espace/20111222.OBS7365/des-planetes-qui-ont-survecu-a-l-enfer-d-une-geante-rouge.html

Le nouvel Observateur: http://www.sciencesetavenir.fr/espace/20111222.OBS7365/des-planetes-qui-ont-survecu-a-l-enfer-d-une-geante-rouge.html

image/jpeg Planetes-chthoniennes.jpg 7,47 kB

Auteur : [entrer nom prenom de l’auteur]

Date : 21/12/20112011/12/21

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