Ces planètes sont si grosses qu’on a cru qu’elles n’en étaient pas

À bien y regarder, il n’y a que peu de points communs entre la Terre et Jupiter. L’une est petite et rocheuse, tandis que l’autre est immense (elle pourrait l’englober 1 300 fois !) et se compose surtout de gaz. Pourtant, ce sont toutes deux des planètes, avec des modes de formation et une évolution profondément différents.

Le télescope spatial James Webb s’est intéressé à des astres encore plus exceptionnels que Jupiter. Des mondes qui seraient entre cinq et dix fois plus massifs que la plus grosse planète de notre Système solaire. Ainsi, elle a braqué ses miroirs du côté du système HR 8799, là où se trouvent quelques-uns de ces mastodontes.

Dans une étude parue dans la revue Nature Astronomy, des planétologues de plusieurs universités américaines ont cherché à comprendre comment se forment ces corps, et s’ils méritent bien leur surnom d’étoiles ratées.

James Webb sent le soufre

Le système HR 8799 se situe à environ 133 années-lumière de la Terre et les planètes qui s’y trouvent sont tellement immenses que les scientifiques doutent qu’elles aient pu se former comme à l’accoutumée, c’est-à-dire en agrégeant de la matière, puis du gaz, jusqu’à former un astre gazeux. C’est ainsi qu’une planète comme Jupiter s’est formée par exemple. Mais selon certains modèles, cela ne pourrait pas donner lieu à des astres si massifs puisque les disques protoplanétaires auraient tendance à se disperser trop vite, ne laissant pas assez de temps à ces planètes pour qu’elles atteignent ces tailles impressionnantes.

C’est là que le télescope James Webb entre en jeu. Grâce à ses analyses spectrographiques en infrarouge, il est capable d’analyser en détail la composition chimique des atmosphères de ces planètes et de chercher une substance en particulier : le soufre. Pourquoi le soufre ? Parce qu’il s’agit d’un élément clé présent dans les éléments solides au cœur des disques protoplanétaires. Si les planètes géantes de HR 8799 se sont bien formées par accrétion, comme les astres de notre Système solaire, elles devraient en avoir dans leur atmosphère.

Des réponses… et encore plus de questions

Dans une des planètes, HR 8799 c, ils ont ainsi découvert du sulfure d’hydrogène, un dérivé du soufre, ce qui permet de retracer l’histoire de cette planète. Elle s’est probablement formée comme Jupiter, avec un cœur solide au départ, qui a attiré d’importantes quantités de gaz ensuite. De plus, les différentes planètes n’avaient pas la même composition que leur étoile, avec la présence d’éléments lourds comme du carbone, ce qui témoigne là aussi de modes de formation différents.

Alors peut-on parler de planète ? Eh bien oui ! Ces astres extrêmement massifs ont bien le même mode de formation que les autres planètes plus modestes, ainsi qu’une composition similaire. Elles se créent dans les disques protoplanétaires, à la différence près qu’elles atteignent des tailles extrêmes.

Il ne s’agit donc pas de structures qui auraient pu former des étoiles si elles avaient été plus grosses, les processus et les éléments impliqués sont différents. On ne peut donc pas parler d’étoiles ratées pour les désigner, car ce qui les sépare des naines brunes (les plus petites étoiles connues), n’est pas que leur taille, mais aussi leur composition et la manière dont elles se sont formées.

En revanche, on ignore toujours comment de telles formations sont possibles, puisque les modèles ne permettent pas de l’expliquer. Même à de grandes distances de leur étoile, les planètes peuvent rassembler suffisamment de matière pour aboutir à des astres. Quand la réalité dépasse les modèles, cela veut dire que les modèles sont à revoir.

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