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Cette exoplanète « barbe à papa » est encore plus légère que prévu

Le cœur solide de l'exoplanète WASP-107b, déjà connue pour sa faible densité, s'avère encore plus léger que ce qu'on croyait possible. Une telle découverte pourrait changer la manière dont on conçoit la formation des planètes géantes gazeuses.

On savait déjà que la densité de l'exoplanète WASP-107b, découverte en 2017, était plutôt faible. L'astre s'avère encore plus léger que ce qui avait été envisagé, ont annoncé des scientifiques dans The Astronomical Journal le 18 janvier 2021 (une version prépubliée du texte est accessible sur arXiv).

« WASP-107b est une super-Neptune super-nuageuse [super-puffy] », décrivent les auteurs de l'étude. On peut parler de « super-Neptune » en présence d'un objet astronomique plus massif que Neptune, dont les caractéristiques internes sont similaires à la huitième planète du système solaire. Lors des premières mesures de sa masse, WASP-107b a été identifiée « comme ayant l'une des densités apparentes les plus faibles parmi toutes les planètes extrasolaires découvertes ». On a pu en déduire que l'exoplanète doit être gazeuse et que sa masse doit être principalement logée dans son enveloppe, constituée d'hydrogène et hélium.

Et si les géantes gazeuses se formaient plus facilement ?

Désormais, la masse de son cœur solide est estimée encore plus faible que ce que l'on croyait possible pour qu'une planète géante (comme Jupiter ou Saturne) parvienne à former une immense enveloppe de gaz. Ceci pourrait inciter les scientifiques à repenser ce que l'on sait de la formation de tels astres, résume l'Université de Montréal dans un communiqué : et si les planètes géantes gazeuses se formaient plus facilement qu'on l'imaginait ? Autrement dit : il suffirait peut-être de noyaux moins massifs qu'on le croyait pour déclencher la formation d'une imposante enveloppe gazeuse.

Comme son nom l'indique, l'exoplanète est en orbite autour de l'étoile WASP-107, qui se trouve à 212 années-lumière de la Terre. WASP-107b est proche de son étoile : elle est 16 fois plus proche d'elle que la Terre ne l'est du Soleil. Il faut imaginer une planète aussi grosse que Jupiter, mais 10 fois moins massive. Ceci fait de cette exoplanète l'une des moins denses que l'on connaisse, une catégorie d'astres parfois joliment décrits comme ayant une texture de « barbe à papa ».

Pour étudier de plus près cette exoplanète, les scientifiques ont observé en direction de WASP-107 pendant 56 nuits, entre 2017 et 2020, depuis l'observatoire W. M. Keck à Hawaï. La masse de la planète (environ 30 fois plus que la Terre) a pu être estimée grâce à la méthode de la vitesse radiale (en observant l'oscillation de l'étoile provoquée par l'attraction gravitationnelle de la planète, on peut établir la masse de la planète). À partir de là, les scientifiques ont pu déterminer quelle doit être la structure à l'intérieur de l'exoplanète : ils pensent que plus de 85% de sa masse se trouve dans l'enveloppe gazeuse (pour Neptune, c'est 5 à 15%).

« Un défi pour la formation des planètes »

La question suivante est de se demander comment une planète si peu dense a bien pu se former et évoluer sans laisser s'échapper cette couche gazeuse. « WASP-107b est un défi pour la formation des planètes car elle abrite une grande enveloppe, mais tourne actuellement à seulement 0,06 unité astronomique de son étoile », notent les scientifiques. Un scénario plausible semble être la migration de cette exoplanète vers l'intérieur du système (l'astre se serait donc formé plus loin de l'étoile).

Il reste encore de nombreux mystères à lever pour mieux cerner WASP-107b, qui sera probablement « une planète clé pour comprendre et réexaminer à quel point un noyau planétaire doit être massif pour accumuler des quantités substantielles de gaz », concluent les auteurs. Avec la future mise en service du télescope spatial James Webb, il deviendra sans doute possible d'estimer plus précisément la composition de l'atmosphère de WASP-107b.