Des scientifiques du MIT découvrent une planète en désintégration avec une queue semblable à celle d'une comète

Des astronomes du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont découvert une planète à environ 140 années-lumière de la Terre qui se désintègre à un rythme accéléré.

Ce monde en ruine a à peu près la masse de Mercure, mais il orbite environ 20 fois plus près de son étoile que Mercure autour du Soleil, effectuant une orbite toutes les 30,5 heures. Étant si proche de son étoile, la planète est probablement recouverte de magma bouillonnant dans l’espace.

Alors que la planète tourne autour de son étoile, elle perd une énorme quantité de minéraux de sa surface et s'évapore, selon les auteurs de l'étude, dont les résultats sont publiés dans The Astrophysical Journal Letters.

De plus, les chercheurs soupçonnent que la gravité de cette planète est très faible, de sorte qu'elle n'a pas suffisamment d'attraction gravitationnelle pour maintenir toutes ses parties ensemble. Selon les astronomes, tous ces facteurs combinés expliqueraient son taux élevé de désintégration.

L'équipe a détecté la planète grâce au Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, une mission dirigée par le MIT qui surveille les étoiles proches à la recherche de transits - des baisses périodiques de la lumière des étoiles qui pourraient indiquer la présence d'exoplanètes en orbite.

« La longueur de la queue est énorme : elle atteint 9 millions de kilomètres de long, soit environ la moitié de la longueur de l'orbite de la planète », explique Marc Hon, chercheur postdoctoral à l'Institut Kavli pour l'astrophysique et la recherche spatiale du MIT.

La planète semble se désintégrer à une vitesse spectaculaire, perdant une quantité de matière équivalente à celle du mont Everest à chaque fois qu'elle tourne autour de son étoile. À ce rythme, et compte tenu de sa faible masse, les chercheurs prédisent que la planète pourrait se désintégrer complètement dans environ 1 à 2 millions d’années.

« Nous avons eu de la chance de l'attraper alors qu'il était en train de disparaître », explique Avi Shporer, un collaborateur de la découverte qui travaille également au bureau scientifique du TESS. « C'est comme s'il rendait son dernier souffle. »

La nouvelle planète, que les scientifiques ont nommée BD+05 4868 Ab, a été détectée presque par hasard. « Nous ne recherchions pas ce type de planète », explique Hon. « Nous faisions des recherches classiques sur les planètes et j’ai détecté par hasard ce signal qui semblait très inhabituel. »

Le signal typique d'une exoplanète en orbite apparaît comme une brève baisse régulière de la courbe de lumière, indiquant qu'un corps compact, comme une planète, passe brièvement devant son étoile hôte et bloque temporairement sa lumière.

Ce modèle typique n'est pas celui que Hon et ses collègues ont détecté dans l'étoile hôte BD+05 4868 A, située dans la constellation de Pégase. Bien qu'un transit se soit produit toutes les 30,5 heures, la luminosité a mis beaucoup plus de temps à revenir à la normale, suggérant l'existence d'une longue structure traînante qui continuait à bloquer la lumière de l'étoile. Plus intriguant encore, la profondeur de l’inclinaison changeait à chaque orbite, suggérant que ce qui passait devant l’étoile n’avait pas toujours la même forme ou ne bloquait pas la même quantité de lumière.

« La forme du transit est typique d’une comète avec une longue queue », explique Hon. « Sauf qu’il est peu probable que cette queue contienne des gaz volatils et de la glace, comme on peut s’y attendre d’une vraie comète. » Cependant, les grains minéraux évaporés de la surface planétaire peuvent rester suffisamment longtemps pour présenter une queue aussi caractéristique », ajoute-t-il.

Étant donné sa proximité avec son étoile, l'équipe estime que la planète chauffe à environ 1 600 degrés Celsius, soit près de 3 000 degrés Fahrenheit. Alors que l'étoile brûle la planète, les minéraux présents à sa surface s'évaporent probablement et s'échappent dans l'espace, où ils se refroidissent en une longue queue poussiéreuse.

La disparition dramatique de cette planète est une conséquence de sa faible masse, qui se situe entre celle de Mercure et celle de la Lune. Les planètes telluriques les plus massives, comme la Terre, ont une attraction gravitationnelle plus forte et peuvent donc conserver leur atmosphère.

Dans le cas de BD+05 4868 Ab, les chercheurs soupçonnent que la gravité est trop faible pour maintenir la planète ensemble.

« C'est un très petit objet, avec une gravité très faible, donc il perd facilement beaucoup de masse, ce qui affaiblit encore plus sa gravité, donc il perd encore plus de masse », explique Shporer. « C’est un processus hors de contrôle, et la situation empire pour la planète. »

Parmi les près de 6 000 planètes découvertes à ce jour par les astronomes, les scientifiques ne connaissent que trois autres planètes en voie de désintégration au-delà de notre système solaire. Chacun de ces mondes en ruines a été détecté il y a plus de 10 ans grâce aux données du télescope spatial Kepler de la NASA. Les trois planètes avaient des queues semblables à celles des comètes. BD+05 4868 Ab possède la queue la plus longue et les transits les plus profonds des quatre planètes en désintégration connues à ce jour.

« Cela signifie que son évaporation est la plus catastrophique et qu'elle disparaîtra beaucoup plus rapidement que les autres planètes », note Hon.

L'étoile hôte de la planète est relativement proche et donc plus brillante que les étoiles hôtes des trois autres planètes en désintégration, ce qui rend ce système idéal pour d'autres observations avec le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA, qui peut aider à déterminer la composition minérale de la queue de poussière en identifiant les couleurs de lumière infrarouge qu'elle absorbe.

Cet été, l'étudiant honoraire et diplômé Nicholas Tusay de l'Université d'État de Pennsylvanie dirigera les observations de BD+05 4868 Ab avec JWST. « Ce sera une opportunité unique de mesurer directement la composition intérieure d’une planète rocheuse, ce qui peut nous en dire beaucoup sur la diversité et l’habitabilité potentielle des planètes terrestres en dehors de notre système solaire », explique Hon.

Les chercheurs rechercheront également dans les données TESS des signes d’autres mondes en voie de désintégration.

« Parfois, la nourriture s'accompagne de la faim, et nous essayons maintenant de commencer à rechercher exactement ce genre de planètes », explique Shporer. « Ce sont des objets étranges, et la forme du signal change avec le temps, ce qui est difficile à détecter. Mais nous y travaillons activement. »

Ce travail a été financé, en partie, par la NASA.