Les nouvelles observations pourraient fournir de nouvelles informations sur la façon dont une exoplanète géante a survécu à la mort de son étoile et a tourné autour des restes de l’étoile.
Ces résultats pourraient donner un aperçu du sort des plus grandes planètes de notre système solaire, les géantes gazeuses Jupiter et Saturne, lorsque le soleil mourra dans 5 milliards d’années.
Astronomes Une étonnante planète de la taille de Jupiter a été découverte En 2020, une naine blanche morte tournait autour de l’étoile. Emplacement 80 à des années-lumière de notre planèteWD 1856 b est sept fois plus massive que l’étoile terrestre.
“C’est l’un des systèmes planétaires les plus étranges que nous connaissions”, a déclaré le Dr Christopher O’Connor, co-auteur de l’étude publiée mercredi dans la revue. Nature Il détaille l’observation. O’Connor est chercheur postdoctoral qui étudie l’astrophysique et la dynamique stellaires et planétaires au Centre d’exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique de l’Université Northwestern.
WD 1856 b tourne autour de l’étoile morte une fois toutes les 34 heures et se trouve à environ 3 millions de kilomètres de son hôte.
Lorsqu’une étoile massive semblable au Soleil manque d’hydrogène dans son noyau, elle explose jusqu’à 100 fois sa taille avant de s’effondrer en une naine blanche dense. Étant donné la proximité de WD 1856 b avec son étoile – 50 fois plus proche que la Terre ne l’est de notre Soleil – les astronomes se sont demandé comment la planète avait survécu à la destruction de son hôte.
Pour revisiter l’improbable voyage de survie du WD 1856 b, O’Connor et ses collègues ont utilisé le télescope spatial James Webb pour capturer les dernières images de la planète et mesurer son atmosphère, sa masse et sa température. Presque toutes les découvertes de l’équipe étaient inattendues, suggérant que des planètes massives peuvent survivre à la destruction de leurs étoiles, ce qui était auparavant considéré comme impossible.
L’orbite étroite de la planète et les tailles relatives de WD 1856 b et de son étoile ont incité O’Connor et ses collègues à approfondir leurs recherches.
“En tant qu’astrophysicien théoricien, trouver un objet étrange là où il ne devrait pas être ressemble à une invitation à rechercher de manière créative une explication dans l’univers”, a écrit O’Connor dans un e-mail.
Mais observer Webb était difficile. L’équipe a eu peu d’occasions d’observer des transits ou de voir des planètes baignées de lumière stellaire lorsqu’elles passent devant leur étoile. Les naines blanches mortes sont beaucoup plus faibles que les étoiles observées avec Webb, a déclaré Victoria Boehm, étudiante diplômée du département d’astronomie de l’Université Cornell.
“Pour rendre les choses encore plus difficiles, les transits ne durent que 8 minutes, donc si vous clignez des yeux, vous le manquerez”, a déclaré Boehm dans un communiqué. “Obtenir suffisamment de lumière pour voir le spectre du WD 1856 b tout en le faisant assez rapidement pour ne pas manquer une transmission est quelque chose que seul Webb peut faire.”
Mais le spectre, ou les données, de la lumière des étoiles traversant l’atmosphère de la planète a révélé des informations jusqu’alors inconnues sur WD 1856 b.
L’équipe a découvert que la planète avait une masse de 4 à 11 fois supérieure à celle de Jupiter.
La lumière infrarouge émise par WD 1856 b indique une température d’environ 260 degrés Fahrenheit (127 degrés Celsius), soit environ 240 degrés de plus que si elle était chauffée uniquement par l’étoile morte.
“C’est ce qui nous a lancé sur la voie de la découverte de l’histoire de notre planète à partir de nos données”, a déclaré O’Connor.
L’équipe a combiné les nouvelles mesures avec des modèles montrant comment les planètes géantes comme Jupiter et Saturne se refroidissent au fil du temps et à des taux prévus liés à leur masse.
Les résultats ont montré que la planète avait initialement tourné autour de l’étoile à une distance beaucoup plus sûre. Mais le WD 1856 b a été tiré alors qu’il se déplaçait vers l’intérieur après sa mort.
Les chercheurs ont avancé deux théories différentes sur la façon dont WD 1856 b est entré sur son orbite étroite actuelle.
O’Connor a déclaré que le “modèle d’avalement” suggère que la planète a été engloutie par son étoile hôte parce qu’elle a été capable de survivre pendant son expansion avant de mourir. Le “modèle d’interaction gravitationnelle” suggère que WD 1856 b a évité l’agonie de l’étoile, mais que l’attraction gravitationnelle d’autres objets du système l’a rapproché de la naine blanche, a-t-il ajouté.
“Dans les deux cas, il y a des raisons de croire que la Terre se réchauffera intérieurement en raison du violent processus de migration”, a déclaré O’Connor. “Le premier scénario suggère que la migration et le réchauffement se sont produits en même temps que la mort de l’étoile hôte, il y a environ six milliards d’années. Le deuxième scénario suggère que cela aurait pu se produire plusieurs milliards d’années plus tard en raison du chaos des interactions gravitationnelles.”
Les données de l’équipe suggèrent que le réchauffement de la planète s’est produit il y a environ 1 milliard d’années, ce qui pourrait exclure la possibilité d’une absorption, tout comme les spectres de Webb, qui fournissent des indications sur la composition chimique de la planète.
“Nous avons vu des signes de petits nuages de particules et d’hydrocarbures, c’est peut-être la première fois que nous voyons une atmosphère sur une planète où le méthane transite par une étoile morte”, a déclaré Boehm. “Nous avons récemment observé quatre transits avec Webb pour étudier plus en profondeur la chimie atmosphérique du WD 1856 b, et nous sommes impatients de voir les résultats.”
Le Dr Ryan MacDonald, maître de conférences sur les planètes extrasolaires à l’Université de St Andrews en Écosse, a déclaré que l’abondance de méthane fournissait une preuve supplémentaire que la planète n’avait pas été engloutie pendant la phase géante rouge.
Le Dr Carolyn Morley, professeur agrégé au Département d’astronomie de l’Université du Texas à Austin, a déclaré que l’écart entre les résultats de température prévus par la nouvelle étude suggère que la planète se réchauffe de manière significative. recherches antérieures Il a co-écrit la description de cette planète comme étant plus froide et lui a donné une pause. Morley n’a pas été impliqué dans la nouvelle étude.
“Il y a des raisons d’être sceptique quant aux résultats du “réchauffement” planétaire au cours de l’évolution stellaire”, a écrit Morley dans un courrier électronique. “Je pense que la détection préliminaire du méthane est plausible, et la détection des nuages et/ou de la brume est solide. La meilleure première estimation des ‘aérosols’ présents à ces températures est celle des nuages d’eau, qui deviennent assez épais à ces températures.”
La détection de méthane dans l’atmosphère n’était pas surprenante, mais la quantité de gaz était plus élevée que prévu, a déclaré le Dr.
Ian Crossfield, professeur agrégé de physique et d’astronomie, Université du Kansas. Crossfield n’a pas été impliqué dans la nouvelle étude, mais faisait partie de l’équipe qui a découvert le WD 1856 b en 2020.
“La conclusion selon laquelle la planète se déplace sur son orbite actuelle est provocatrice, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires avant de pouvoir tirer des conclusions définitives”, a écrit Crossfield dans un courrier électronique. L’article montre que les observations planétaires les plus révélatrices du JWST restent les observations de géantes gazeuses similaires à notre propre Jupiter ou Saturne.
Le système WD 1856 agit comme un aperçu de ce qui pourrait arriver à notre système solaire.
Comme l’étoile hôte de WD 1856 b, notre Soleil deviendra une géante rouge dans 5 milliards d’années, éclipsant les planètes les plus proches, Mercure et Vénus. O’Connor a déclaré que le sort de la planète reste incertain car l’orbite terrestre la place au bord d’une future “zone de danger”.
Mais plutôt que de tirer des conclusions hâtives, les planètes géantes de notre système solaire continueront à perdurer et à évoluer pendant des milliards d’années. Le système WD 1856 devrait rester dans son état actuel pendant plusieurs milliards d’années, a noté O’Connor.
“Nos résultats montrent que la mort d’une étoile n’est pas la fin : certaines planètes ont un avenir vivant et dynamique après la mort de leur étoile”, a déclaré Macdonald.
Environ un milliard d’années après la fin de la phase géante rouge, lorsque le Soleil se transformera en naine blanche, le reste des planètes de notre système solaire continuera à tourner autour de l’étoile morte.
“Nous nous attendons à ce que les survivants s’éloignent progressivement du Soleil jusqu’à doubler leur distance orbitale actuelle”, a écrit O’Connor. “Cependant, nous devons nous demander si leurs orbites pourraient changer de manière plus radicale, provoquant une migration vers une naine blanche solaire comme WD 1856 b.”
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