Quand il s'agit de savoir comment et où se forment les systèmes planétaires, les astronomes pensaient qu'ils avaient une assez bonne maîtrise des choses. La théorie prédominante, connue sous le nom d'hypothèse nébulaire, stipule que les étoiles et les planètes se forment à partir de nuages massifs de poussière et de gaz (c'est-à-dire des nébuleuses). Une fois que ce nuage subit un effondrement gravitationnel au centre, ses poussières et gaz restants forment un disque protoplanétaire qui finit par s'accumuler pour former des planètes.
Cependant, en étudiant l'étoile lointaine NGTS-1 - un type M (naine rouge) située à environ 600 années-lumière de distance - une équipe internationale dirigée par des astronomes de l'Université de Warwick a découvert un «Jupiter chaud» massif qui semblait beaucoup trop grand. être en orbite autour d'une si petite étoile. La découverte de cette «planète monstre» a naturellement remis en question certaines notions précédemment détenues sur la formation planétaire.
L'étude, intitulée «NGTS-1b: Un Jupiter chaud traversant une naine M», a récemment paru dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society. L'équipe était dirigée par le Dr Daniel Bayliss et le professeur Peter Wheatley de l'Université de Warwick et comprenait des membres de l'Observatoire de Genève, du laboratoire Cavendish, du Centre aérospatial allemand, du Leicester Institute of Space and Earth Observation, du TU Berlin Center for Astronomie et astrophysique, et plusieurs universités et instituts de recherche.
La découverte a été faite à l'aide de données obtenues par l'installation de l'ESO Next-Generation Transit Survey (NGTS), située à l'Observatoire de Paranal au Chili. Cette installation est gérée par un consortium international d'astronomes qui viennent des universités de Warwick, Leicester, Cambridge, Queen’s University Belfast, l'Observatoire de Genève, le German Aerospace Center et l'Université du Chili.
À l'aide d'une gamme complète de télescopes compacts entièrement robotisés, ce levé photométrique est l'un des nombreux projets destinés à compléter Télescope spatial Kepler. Comme Kepler, il surveille les étoiles lointaines à la recherche de signes de brusques baisses de luminosité, qui sont une indication d'une planète passant devant (aka. "transitant") l'étoile, par rapport à l'observateur. En examinant les données obtenues à partir de NGTS-1, la première étoile trouvée par l'enquête, ils ont fait une découverte surprenante.
Sur la base du signal produit par son exoplanète (NGTS-1b), ils ont déterminé qu'il s'agissait d'une géante gazeuse à peu près de la même taille que Jupiter et presque aussi massive (0,812 masse Jupiter). Sa période orbitale de 2,6 jours a également indiqué qu'il orbite très près de son étoile - environ 0,0326 UA - ce qui en fait un «Jupiter chaud». Sur la base de ces paramètres, l'équipe a également estimé que le NGTS-1b connaît des températures d'environ 800 K (530 ° C; 986 ° F).
La découverte a jeté l'équipe pour une boucle, car il était impossible pour les planètes de cette taille de se former autour de petites étoiles de type M. Conformément aux théories actuelles sur la formation des planètes, les étoiles naines rouges seraient capables de former des planètes rocheuses - comme en témoignent les nombreuses découvertes récentes autour des naines rouges - mais ne sont pas en mesure de rassembler suffisamment de matière pour créer des planètes de la taille de Jupiter .
Comme le Dr Daniel Bayliss, astronome de l'Université de Genève et auteur principal du document, l'a commenté dans le communiqué de presse de l'Université de Warwick:
«La découverte de NGTS-1b a été une surprise totale pour nous - on ne pensait pas que de telles planètes massives existaient autour de si petites étoiles. Il s'agit de la première exoplanète que nous avons trouvée avec notre nouvelle installation NGTS et nous remettons déjà en question la sagesse reçue de la formation des planètes. Notre défi est maintenant de découvrir à quel point ces types de planètes sont courants dans la Galaxie, et avec la nouvelle installation NGTS, nous sommes bien placés pour le faire. »
Ce qui est également impressionnant, c'est le fait que les astronomes ont remarqué le transit. Comparées à d'autres classes d'étoiles, les étoiles de type M sont les plus petites, les plus fraîches et les plus faibles. Dans le passé, des corps rocheux ont été détectés autour d'eux en mesurant les changements de leur position par rapport à la Terre (alias la méthode de la vitesse radiale). Ces changements sont causés par le remorquage gravitationnel d'une ou plusieurs planètes qui font «osciller» la planète d'avant en arrière.
En bref, la faible lumière d'une étoile de type M a rendu leur surveillance des creux de luminosité (alias la méthode de transit) très peu pratique. Cependant, en utilisant les caméras sensibles au rouge du NGTS, l'équipe a pu surveiller les zones du ciel nocturne pendant de nombreux mois. Au fil du temps, ils ont remarqué des baisses provenant de NGTS-1 tous les 2,6 jours, ce qui indiquait qu'une planète avec une courte période orbitale passait périodiquement devant elle.
Ils ont ensuite suivi l'orbite de la planète autour de l'étoile et combiné les données de transit avec les mesures de vitesse radiale pour déterminer sa taille, sa position et sa masse. Comme l'a indiqué le professeur Peter Wheatley (qui dirige le NGTS), trouver la planète a été un travail minutieux. Mais au final, sa découverte pourrait conduire à la détection de beaucoup plus de géantes gazeuses autour d'étoiles de faible masse:
«NGTS-1b était difficile à trouver, bien qu'il soit un monstre d'une planète, car son étoile parente est petite et faible. Les petites étoiles sont en fait les plus courantes dans l'univers, il est donc possible qu'il y ait beaucoup de ces planètes géantes qui attendent d'être trouvées. Ayant travaillé pendant près d'une décennie pour développer le réseau de télescopes NGTS, il est passionnant de le voir choisir des types de planètes nouveaux et inattendus. J'ai hâte de voir quels autres types de nouvelles planètes passionnantes nous pourrons créer. "
Dans l'Univers connu, les étoiles de type M sont de loin les plus courantes, représentant 75% de toutes les étoiles de la seule Voie lactée. Dans le passé, la découverte de corps rocheux autour d'étoiles comme Proxima Centauri, LHS 1140, GJ 625 et les sept planètes rocheuses autour de TRAPPIST-1, a conduit de nombreux membres de la communauté astronomique à conclure que les étoiles naines rouges étaient le meilleur endroit pour chercher Planètes semblables à la Terre.
La découverte d'un Jupiter chaud en orbite autour de NGTS-1 est donc considérée comme une indication que d'autres étoiles naines rouges pourraient également avoir des géantes gazeuses en orbite. Surtout, cette dernière découverte démontre une fois de plus l'importance de la recherche sur les exoplanètes. Avec chaque découverte que nous faisons au-delà de notre système solaire, plus nous en apprenons sur la façon dont les planètes se forment et évoluent.
Chaque découverte que nous faisons améliore également notre compréhension de la probabilité de découvrir la vie quelque part. Car finalement, quel plus grand objectif scientifique existe-t-il que de déterminer si oui ou non nous sommes seuls dans l'Univers?
