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Vue d’artiste d’une exoplanète semblable à Jupiter récemment découverte en orbite autour d’une naine blanche ou d’une étoile morte. Ce système est la preuve que les planètes peuvent survivre à la phase explosive de géante rouge de leur étoile hôte et est le tout premier système planétaire confirmé qui sert d’analogue au destin du Soleil et de Jupiter dans notre propre système solaire. Crédit : Observatoire WM Keck/Adam Makarenko
Une planète gazeuse géante en orbite autour d’une étoile morte donne un aperçu des conséquences prévues de la disparition de notre soleil.
Les astronomes ont découvert le tout premier système planétaire confirmé qui ressemble au destin attendu de notre système solaire, lorsque le Soleil atteint la fin de sa vie dans environ cinq milliards d’années.
Les chercheurs ont détecté le système à l’aide de l’observatoire WM Keck sur Maunakea à Hawai’i; il se compose d’un Jupiter-comme une planète avec une orbite semblable à Jupiter tournant autour d’un nain blanc étoile située près du centre de notre voie Lactée galaxie.
Rendu d’artiste d’une étoile de la séquence principale se transformant en une géante rouge alors qu’elle brûle le dernier de son carburant hydrogène, puis s’effondre en une naine blanche. Ce qui reste est un noyau chaud et dense à peu près de la taille de la Terre et environ la moitié de la masse du Soleil. Une géante gazeuse similaire à Jupiter orbite à distance, survivant à la transformation explosive. Crédit : Observatoire WM Keck/Adam Makarenko
“Cette preuve confirme que les planètes en orbite à une distance suffisamment grande peuvent continuer à exister après la mort de leur étoile”, explique Joshua Blackman, chercheur postdoctoral en astronomie à l’Université de Tasmanie en Australie et auteur principal de l’étude. « Étant donné que ce système est un analogue de notre propre système solaire, cela suggère que Jupiter et Saturne pourrait survivre à la phase de géante rouge du Soleil, lorsqu’il n’aura plus de combustible nucléaire et s’autodétruira.
L’étude est publiée dans le numéro du 13 octobre 2021 de la revue La nature.
Vue d’artiste d’une exoplanète semblable à Jupiter récemment découverte en orbite autour d’une naine blanche ou d’une étoile morte. Ce système est la preuve que les planètes peuvent survivre à la phase explosive de géante rouge de leur étoile hôte et est le tout premier système planétaire confirmé qui sert d’analogue au destin du Soleil et de Jupiter dans notre propre système solaire. Crédit : Observatoire WM Keck/Adam Makarenko
« L’avenir de la Terre n’est peut-être pas si rose car elle est beaucoup plus proche du Soleil », déclare le co-auteur David Bennett, chercheur principal à l’Université du Maryland et NasaCentre de vol spatial Goddard. « Si l’humanité voulait se déplacer vers une lune de Jupiter ou de Saturne avant que le Soleil ne fritte la Terre pendant sa phase de supergéante rouge, nous resterions toujours en orbite autour du Soleil, bien que nous ne puissions pas compter sur la chaleur du Soleil comme une naine blanche pendant très longtemps.
Rendu d’artiste de Jupiter et de son hôte naine blanche. Si les humains survivent pour voir le Soleil mourir, ils pourraient théoriquement se déplacer vers une lune jovienne et rester en orbite en toute sécurité. Cependant, ils ne pouvaient pas compter sur la chaleur diminuée du cadavre stellaire de notre Soleil une fois qu’il s’effondrerait en une naine blanche. Crédit : Observatoire WM Keck/Adam Makarenko
Une naine blanche est ce que deviennent les étoiles de la séquence principale comme notre Soleil lorsqu’elles meurent. Dans les dernières étapes du cycle de vie stellaire, une étoile brûle tout l’hydrogène de son noyau et se transforme en une étoile géante rouge. Il s’effondre ensuite sur lui-même, se rétrécissant en une naine blanche, où tout ce qui reste est un noyau chaud et dense, généralement de la taille de la Terre et deux fois moins massif que le Soleil. Parce que ces cadavres stellaires compacts sont petits et n’ont plus le combustible nucléaire pour rayonner brillamment, les naines blanches sont très faibles et difficiles à détecter.
Des images haute résolution dans le proche infrarouge obtenues avec le système d’optique adaptative des étoiles à guide laser de l’observatoire Keck associé à sa caméra proche infrarouge (NIRC2) révèlent que la naine blanche nouvellement découverte représente environ 60% de la masse du Soleil et son exoplanète survivant est un monde gazeux géant qui est environ 40 pour cent plus massif que Jupiter.
L’équipe a découvert la planète en utilisant une technique appelée microlentille gravitationnelle, qui se produit lorsqu’une étoile proche de la Terre s’aligne momentanément avec une étoile plus éloignée. Cela crée un phénomène où la gravité de l’étoile de premier plan agit comme une lentille et amplifie la lumière de l’étoile d’arrière-plan. S’il y a une planète en orbite autour de l’étoile la plus proche, elle déforme temporairement la lumière grossie au fur et à mesure que la planète passe à toute allure.
Étrangement, lorsque l’équipe a essayé de rechercher l’étoile hôte de la planète, elle a découvert de manière inattendue que la lumière des étoiles n’était pas assez brillante pour être une étoile ordinaire de la séquence principale. Les données ont également exclu la possibilité d’une étoile naine brune comme hôte.
Rendu d’artiste d’une étoile de séquence mourante avec une planète en orbite. L’étoile est en phase de géante rouge lorsqu’elle brûle le dernier de son combustible nucléaire avant de s’effondrer sur elle-même et de former une naine blanche plus petite et plus pâle. Crédit : Observatoire WM Keck/Adam Makarenko
« Nous avons également été en mesure d’exclure la possibilité d’une étoile à neutrons ou un trou noir hôte. Cela signifie que la planète est en orbite autour d’une étoile morte, une naine blanche », explique le co-auteur Jean-Philippe Beaulieu, professeur, chaire Warren d’astrophysique à l’Université de Tasmanie et directeur de recherche CNRS à l’Institut d’astrophysique de Paris. “Cela donne un aperçu de ce à quoi ressemblera notre système solaire après la disparition de la Terre, provoquée par la disparition cataclysmique de notre Soleil.”
L’équipe de recherche prévoit d’inclure leurs résultats dans une étude statistique pour savoir combien d’autres naines blanches ont des survivants planétaires intacts.
La prochaine mission de la NASA, le télescope romain Nancy Grace (anciennement connu sous le nom de WFIRST), qui vise à imager directement des planètes géantes, aidera à approfondir leur enquête. Roman sera capable de faire une étude beaucoup plus complète des planètes en orbite autour de naines blanches situées tout au long du renflement galactique au centre de la Voie lactée. Cela permettra aux astronomes de déterminer s’il est courant que des planètes semblables à Jupiter échappent aux derniers jours de leur étoile, ou si une fraction importante d’entre elles sont détruites au moment où leurs étoiles hôtes deviennent des géantes rouges.
“C’est un résultat extrêmement excitant”, déclare John O’Meara, scientifique en chef à l’Observatoire de Keck. “C’est merveilleux de voir aujourd’hui un exemple du genre de science que Keck fera en masse lorsque Roman commencera sa mission.”
Référence : « A Jovian analog orbiting a white dwarf star » par JW Blackman, JP Beaulieu, DP Bennett, C. Danielski, C. Alard, AA Cole, A. Vandorou, C. Ranc, SK Terry, A. Bhattacharya, I. Bond, E. Bachelet, D. Veras, N. Koshimoto, V. Batista et JB Marquette, 13 octobre 2021, La nature.
DOI : 10.1038 / s41586-021-03869-6
À propos de l’optique adaptative
L’Observatoire WM Keck est un leader distingué dans le domaine de l’optique adaptative (AO), une technologie révolutionnaire qui supprime les distorsions causées par les turbulences dans l’atmosphère terrestre. L’Observatoire de Keck a été le pionnier de l’utilisation astronomique de l’étoile guide naturelle (NGS) et de l’optique adaptative d’étoile guide laser (LGS AO) et les systèmes actuels fournissent désormais des images trois à quatre fois plus nettes que les Le télescope spatial Hubble aux longueurs d’onde du proche infrarouge. AO a photographié les quatre planètes massives en orbite autour de l’étoile HR8799, mesuré la masse du trou noir géant au centre de notre Voie lactée, découvert de nouvelles supernovae dans des galaxies lointaines et identifié les étoiles spécifiques qui étaient leurs ancêtres. Le soutien à cette technologie a été généreusement fourni par la Fondation Bob et Renee Parsons, la Fondation Change Happens, la Fondation Gordon et Betty Moore, la Fondation Astronomique du Mont Cuba, la NASA, la NSF et la Fondation WM Keck.
À propos de NIRC2
La caméra proche infrarouge de deuxième génération (NIRC2) fonctionne en combinaison avec le système d’optique adaptative Keck II pour obtenir des images très nettes aux longueurs d’onde du proche infrarouge, atteignant des résolutions spatiales comparables ou supérieures à celles obtenues par le télescope spatial Hubble aux longueurs d’onde optiques . NIRC2 est probablement mieux connu pour avoir contribué à fournir la preuve définitive d’un trou noir massif central au centre de notre galaxie. Les astronomes utilisent également NIRC2 pour cartographier les caractéristiques de surface des corps du système solaire, détecter les planètes en orbite autour d’autres étoiles et étudier la morphologie détaillée des galaxies lointaines.
À propos de l’Observatoire WM Keck
Les télescopes de l’Observatoire WM Keck sont parmi les plus productifs scientifiquement sur Terre. Les deux télescopes optiques/infrarouges de 10 mètres au sommet de Maunakea sur l’île d’Hawaï disposent d’une suite d’instruments avancés, notamment des imageurs, des spectrographes multi-objets, des spectrographes haute résolution, des spectromètres à champ intégral et des systèmes optiques adaptatifs d’étoile guide laser de renommée mondiale. . Certaines des données présentées ici ont été obtenues à l’Observatoire de Keck, qui est une organisation privée à but non lucratif 501 (c) 3 exploitée en tant que partenariat scientifique entre le California Institute of Technology, l’Université de Californie et la National Aeronautics and Space Administration. L’Observatoire a été rendu possible grâce au généreux soutien financier de la Fondation WM Keck. Les auteurs souhaitent reconnaître et reconnaître le rôle culturel très important et le respect que le sommet de Maunakea a toujours eu au sein de la communauté autochtone hawaïenne. Nous sommes très chanceux d’avoir l’opportunité d’effectuer des observations depuis cette montagne.
