Des astronomes ont détecté pour la première fois les indices d’une planète de seconde génération en orbite autour de HS 0209+0832, une naine blanche située à environ 270 années-lumière de la Terre. Cette découverte suggère que des systèmes stellaires peuvent donner naissance à de nouveaux mondes à partir des cendres de leur étoile morte.
L’exploration d’archives de données du télescope spatial Hubble a permis de résoudre une énigme cosmique vieille de plusieurs décennies. En analysant de nouveau les observations enregistrées en 1999, des chercheurs ont mis au jour une composition chimique inattendue à la surface de l’étoile HS 0209+0832. Une naine blanche correspond au résidu compact d’une étoile de faible masse qui a épuisé tout son combustible nucléaire et expulsé ses enveloppes externes dans l’espace.
Le niobium défie la mort stellaire
Lors des premières observations menées par Hubble, une centaine de caractéristiques chimiques étaient restées inexpliquées.
Les planètes de première génération se forment en même temps que leur étoile hôte, à partir du disque protoplanétaire initial. En revanche, le niobium et d’autres éléments lourds ne proviennent pas de la fusion thermonucléaire ordinaire dans les cœurs stellaires. Ils sont forgés lors des réactions nucléaires internes de la phase de géante rouge, au cours des derniers soubresauts de l’étoile.
« Cette configuration d’éléments est le signe révélateur du processus s, une réaction nucléaire qui produit des éléments lourds à l’intérieur des étoiles mourantes pendant leur phase de géante rouge boursouflée. »
Nicholas Stone, département d’astronomie de l’Université du Wisconsin à Madison, via Space.com
Les naines blanches sont des objets extrêmement denses dont la gravité fait normalement sombrer les éléments lourds vers le centre très rapidement. Leur atmosphère visible se compose ainsi presque exclusivement d’hydrogène et d’hélium purs. Si le niobium persiste à la surface, c’est qu’il est constamment alimenté par des matériaux extérieurs qui pleuvent sur l’étoile.
Une géante gazeuse en orbite rapprochée autour de HS 0209+0832
Pour comprendre l’origine de ce flux de matière, l’équipe s’est tournée vers les données du satellite TESS de la NASA, qui a surveillé l’étoile à plusieurs reprises. Les instruments ont détecté de subtiles variations de luminosité qui se répètent selon un cycle régulier.
- Le signal de luminosité présente une périodicité stable de 4,4 jours.
- Cette variation indique la présence probable d’une planète géante gazeuse, comparable à Jupiter en taille.
- L’astre orbite à une distance d’environ 6 millions de kilomètres de la naine blanche, soit près de quatre pour cent de la distance séparant la Terre du Soleil.
En raison de sa proximité extrême, la planète subit un rayonnement ultraviolet intense de la part de l’étoile brûlante. Ce flux énergétique arrache l’atmosphère de la planète, provoquant son évaporation progressive. Une partie de ce gaz s’échappe et retombe sur la naine blanche, expliquant la signature chimique unique détectée par les télescopes spatiaux.
« Plutôt que de voir le stade de naine blanche comme une sorte d’épilogue à l’histoire d’une étoile et de ses planètes, cette recherche indique que les systèmes que nous connaissons ne constituent que le premier chapitre d’une histoire potentiellement beaucoup plus longue, avec l’arrivée de nouveaux personnages. »
Jamie Williams, doctorant au département de physique de l’Université de Warwick et auteur principal, via Mashable
Éclairer le destin du système solaire
Une telle formation de seconde génération pose un défi théorique. Lorsqu’une étoile seule arrive au terme de son existence, elle expulse ses couches externes de manière globalement symétrique, ce qui laisse difficilement de la matière en orbite pour former un disque. Les chercheurs estiment que HS 0209+0832 a très probablement interagi avec une étoile compagnon plus petite, capable de retenir et de modeler les gaz éjectés sous forme d’anneau riche en matière.
Bien que cette exoplanète demeure pour l’instant au stade de candidate — aucun instrument n’ayant encore pu l’observer directement en tant que corps distinct —, sa validation modifierait notre compréhension de l’évolution stellaire. Le Soleil connaîtra le même destin dans environ cinq milliards d’années, lorsqu’il se transformera en géante rouge avant de s’effondrer en naine blanche.
« Trouver ce seul exemple soulève la question de savoir combien d’autres pourraient exister et si notre propre système solaire pourrait abriter une planète de seconde génération formée à partir des cendres de notre Soleil. »
Boris Gänsicke, professeur à l’Université de Warwick et co-auteur de l’étude, via The Independent
Cette découverte ouvre ainsi la voie à une meilleure compréhension des cycles de vie stellaires et du potentiel de formation de nouveaux mondes après l'effondrement d'une étoile.