Le cosmos est en désordre. Parfois, cela enfreint les règles.
Deux nouvelles planètes, TOI-791 b et c, viennent de briser les attentes quant à ce à quoi pourrait ressembler un monde géant. Ce sont des super-bouffées. Non seulement moelleux, mais incroyablement léger. Moins dense que la barbe à papa que vous achèteriez à une foire d’État.
Une équipe internationale dirigée par l’Université d’Oxford les a repérés. Les découvertes arrivent dans les Avis mensuels de la Royal Astronomical Society. Ce n’est pas simplement une autre exoplanète. C’est une pièce de puzzle qui ne semble pas correspondre à l’image que nous avons construite.
Les densités sont absurdes
Voici la ligne de base : Jupiter. C’est le roi des géantes gazeuses. Densité moyenne ? 1,33 grammes par cm cube. Solide. Compacté. Lourd.
TOI-791b? 0,038 g/cm³.
TOI-791 c? 0,047 g/cm³.
Terre? 5,5 g/cm³. Un rocher.
De la barbe à papa ? Environ 0,05 g/cm³.
Ces planètes sont plus légères que le sucre transformé en nuages. Ils ont la taille de Jupiter mais contiennent une fraction de la matière. Si Jupiter était une boule de bowling, ces deux-là seraient des ballons de plage remplis d’hélium. Comment est-ce arrivé ? La physique suggère des amas de matière. La gravité tire. Mais ici, la touffe tient à peine.
L’étoile autour de laquelle ils tournent ? Un nain de type F7. À 1 110 années-lumière. À Volans, une constellation méridionale que vous ne remarquerez probablement pas depuis votre jardin.
Une danse jumelle rare
La plupart des systèmes monoplanétaires sont ennuyeux. C’est du moins ce que nous pensions.
TOI-791 en a deux. Les deux sont des super-bouffées.
Seuls quatre autres systèmes connus en possèdent plusieurs. Cette rareté fait du TOI-791 une mine d’or. C’est un laboratoire naturel. Les planètes se sont formées à partir du même disque de poussière. Ils sont frères et sœurs. Mais ils ne se sont pas simplement séparés. Ils sont verrouillés dans une résonance de mouvement moyen de 5 : 3.
Laissez cela pénétrer.
Pour cinq orbites effectuées par la planète intérieure, la planète extérieure en fait presque exactement trois. Leur gravité se tire l’une sur l’autre. C’est une poignée de main gravitationnelle, répétée pendant des millions d’années. Cette attraction modifie le moment de leurs transits. Ils traversent le visage de la star non pas en rythme, mais faux. Un peu tôt. Un peu en retard.
Cette oscillation a indiqué aux astronomes le poids de ces planètes. Même s’ils paraissent énormes, ils sont à peine là.
Les scientifiques citoyens et le froid antarctique
Qui les a trouvés ?
Des bénévoles.
Via les chasseurs de planètes TESS. Ce ne sont pas des docteurs qui s’intéressent au code. Ce sont des gens ordinaires qui scannent les données du Transiting Exoplanet Satellite Survey (TESS) de la NASA. Ils ont vu les creux. Les ombres. En 2019 et encore en 2023.
Puis les pros sont intervenus. Des télescopes à travers le monde. Traitement des données. Calcul de masse. Confirmation de la densité.
Mais la clé ? La glace.
Le télescope ASTEP. Situé à la station Concordia en Antarctique.
Pourquoi l’Antarctique ? Parce qu’en hiver, le soleil ne se lève pas. Pas avant des semaines. Ou des mois. L’obscurité continue. Pas de lumière du jour pour gâcher la vue. Vous en avez besoin. Pour prendre un transit qui dure 11 heures d’affilée. Vous avez besoin d’un œil ininterrompu sur le ciel.
Il s’agissait des transits au sol continus les plus longs jamais enregistrés. Les planètes ont mis plus d’une demi-journée pour passer devant leur étoile. Et grâce à l’hiver antarctique, les astronomes n’ont pas hésité.
Pourquoi sont-ils si gonflés ?
Nous ne le savons pas encore.
C’est la réponse honnête. Les scientifiques le devinent.
Première hypothèse : des atmosphères massives. Des enveloppes d’hydrogène et d’hélium si épaisses qu’elles gonflent la planète. Le noyau pourrait être petit. Le gaz prend de la place. Il s’étend jusqu’à ce que… quelque chose l’arrête ? Pesanteur? Pression thermique ?
Deuxième hypothèse : ils se sont formés au loin. Froid. Loin de la chaleur de la star. Le gaz s’est refroidi rapidement. Accumulé autour d’un noyau. Création d’une coque extérieure légère. Alors peut-être avez-vous migré vers l’intérieur ? Ou peut-être sont-ils restés sur place ?
” Seule une poignée de ces planètes super-gonflées sont connues, et il est même rare d’en trouver deux dans le même système. ”
— Dr George Dransfield, Université d’Oxford
La faible densité est le mystère. S’ils sont principalement constitués de gaz, pourquoi la gravité ne les écrase-t-elle pas ? Pourquoi l’enveloppe est-elle si ténue ?
Et ensuite ?
Le télescope spatial James Webb.
C’est la prochaine étape. Le chercheur principal britannique de l’ASTEP, le professeur Amaury Triaud, souhaite se pencher sur la chimie. Carbone. Azote. Oxygène.
Si vous pouvez lire l’empreinte atmosphérique, vous pouvez retracer l’histoire. D’où viennent les matériaux ? Quelle était la température lors de leur formation ? Se sont-ils évaporés ? Sont-ils restés intacts ?
Le professeur Tristan Guillot voit les choses en grand. Systèmes multiplanétaires. Interactions à long terme. Evolution sur plusieurs dizaines d’années. Cela nécessite un travail d’équipe. Antarctique. Télescopes spatiaux. Observatoires sur d’autres continents. Tous liés.
Sans cette collaboration, la vérité reste cachée dans l’obscurité.
Nous regardons des fantômes. Des fantômes géants remplis de gaz qui ne devraient pas exister selon nos modèles. Ils défient la densité. Ils défient la simplicité. Ce sont des planètes super-bouffantes.
Et nous commençons tout juste à les comprendre.
