Trois « planètes super nuageuses » ont fait l’objet d’observations à l’aide du télescope spatial Hubble. Ces astres à la texture comparable à la barbe à papa font partie des exoplanètes les moins denses jamais observées.

Ces exoplanètes font partie des moins denses jamais observées. Une équipe de scientifiques a étudié trois « planètes super nuageuses » (« super-puff ») dont la texture est comparée à de la barbe à papa. Leur travail, repéré par ScienceAlert, doit être publié dans la revue The Astronomical Journal, a annoncé l’université du Colorado à Boulder le 19 décembre 2019. Une prépublication du texte est déjà disponible sur arXiv.org (cette version n’a pas été validée par un comité de lecture).

La taille de ces astres est comparable à celle de Jupiter, mais leur masse ne dépasse pas 1/100e de la masse de la géante gazeuse. Ces exoplanètes se trouvent près de l’étoile Kepler-51. Le système est situé à environ 2 400 années-lumière de la Terre. « Les trois planètes connues en orbite autour de la jeune étoile de type solaire Kepler 51 sont super nuageuses. Le système Kepler 51 offre ainsi l’opportunité de faire une étude comparative des structures et des atmosphères de cette mystérieuse classe de planètes, qui peut fournir des indices sur leur formation et leur évolution », écrivent les scientifiques.

Comment pourraient se former ces exoplanètes ?

Autour de Kepler 51, qui est une étoile relativement jeune, les trois exoplanètes font un tour en 45, 85 et 130 jours. La masse étonnamment faible de ces planètes n’est pas une découverte : elle a déjà fait l’objet d’une recherche en 2014. Même si les exoplanètes « super nuageuses » sont rares, on en connait plusieurs (par exemple, Kepler 47c, Kepler 79d, Kepler 87c). Ces astres sont « plus froids et moins massifs » que Jupiter. Toute la question est de comprendre comment ces curieuses planètes se forment. Une précédente étude a supposé que les exoplanètes « super nuageuses » pourraient se former plus loin dans le système, par rapport à leur position actuelle. Cela expliquerait la composition de leur atmosphère ainsi que leur masse si légère. Dans ce scénario, les exoplanètes migreraient ensuite vers une orbite plus proche de leur étoile.

Dans ce scénario, les exoplanètes pourraient peut-être contenir de l’eau. Même si l’observation d’indices de la présence d’eau dans l’atmosphère de ces planètes ne suffirait pas pour valider cette théorie sur leur formation, ce serait une première étape, indiquent les chercheurs. Or, les planètes Kepler 51b et 51d sont des cibles intéressantes pour tenter de chercher des signes d’une possible présence d’eau. Dans cette étude, les scientifiques s’attendaient à trouver de l’eau mais ils n’y sont pas parvenus.

À la place, les chercheurs pensent que les exoplanètes du système Kepler 51 sont plutôt composées d’hydrogène et d’hélium, des gaz qui expliquent leur texture comparable à de la barbe à papa. Du méthane pourrait même recouvrir ces deux gaz. Les exoplanètes pourraient ainsi davantage ressembler à Titan, la lune de Saturne couverte d’un voile nuageux.

La taille des exoplanètes du système Kepler 51, comparée aux planètes du système solaire. // Source : NASA, ESA, and L. Hustak and J. Olmsted (STScI) (photo recadrée)

La taille des exoplanètes du système Kepler 51, comparée aux planètes du système solaire.

Source : NASA, ESA, and L. Hustak and J. Olmsted (STScI) (photo recadrée)

Comment ces astres pourraient-ils évoluer ?

Les scientifiques ont observé deux transits des planètes Kepler 51b et 51d (c’est-à-dire le moment où les exoplanètes sont passées devant leur étoile, faisant diminuer la luminosité de celle-ci), à l’aide de l’instrument WFC3 (Wide Field Camera 3) installé sur le télescope spatial Hubble. Grâce à ces observations, ils concluent que « Kepler 51 est l’hôte de trois des exoplanètes à la densité la plus faible connues à ce jour ».

L’étude envisage même la manière dont les astres observés vont évoluer dans le futur. Les scientifiques soupçonnent que le système Kepler 51 n’est peut-être pas si étrange que cela et que, s’il nous parait bizarre, ce serait parce qu’il est observé à un certain moment de son développement. D’après les auteurs, Kepler 51b devrait se transformer pour devenir une sorte de mini-Neptune, tandis que Kepler 51d devrait garder cette « densité légèrement inférieure à la normale ».

D’autres observations de ce système atypique devraient suivre, car « les planètes Kepler 51 offrent une opportunité rare d’étudier un système d’exoplanètes dans son adolescence, lorsque le système est formé mais qu’il subit encore une évolution significative », écrivent les scientifiques. Le futur télescope James-Webb de la Nasa, qui devrait être lancé en 2021, pourrait permettre d’en savoir plus sur ces planètes « super nuageuses ».

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