Publié le 17 avril 2024 à 18h30. Une équipe internationale d’astronomes a découvert un système planétaire unique autour d’une étoile naine rouge, défisant les modèles actuels de formation planétaire avec une disposition inattendue de mondes rocheux et gazeux.
- La découverte, publiée dans la revue Science, concerne le système LHS 1903, situé à environ 120 années-lumière de la Terre.
- Ce système abrite quatre planètes, dont deux planètes rocheuses semblables à la Terre, séparées par deux planètes de taille intermédiaire avec des atmosphères importantes.
- Cette configuration est inédite, suggérant que le système a connu deux phases distinctes de formation planétaire.
Les astronomes connaissent déjà des milliers de systèmes solaires, mais le système LHS 1903 se distingue radicalement. Après des années d’observations à l’aide de télescopes terrestres et spatiaux, une équipe internationale a révélé un arrangement planétaire qui remet en question les théories établies sur la formation des planètes.
« Ce système ne ressemble à rien de ce que nous avons vu jusqu’à présent ; c’est un véritable désordre », reconnaît l’astronome Ignasi Ribas, co-auteur de l’étude.
L’étoile centrale, une naine rouge – le type d’étoile le plus commun dans l’univers – abrite une première planète rocheuse de taille similaire à la Terre. Viennent ensuite deux planètes intermédiaires, dotées d’enveloppes gazeuses importantes, comparables à Neptune, mais légèrement plus petites. La surprise réside dans la présence d’une quatrième planète, également rocheuse et de taille terrestre, située au-delà de la troisième planète gazeuse.
Cette configuration est sans précédent parmi les plus de 6 000 exoplanètes et les près de 4 500 systèmes solaires découverts à ce jour. La théorie dominante stipule que les planètes se forment à partir d’un disque de poussière et de gaz entourant une étoile en formation. Jusqu’à présent, l’univers semblait respecter des règles précises lors de la formation des systèmes planétaires, reflétant l’organisation de notre propre système solaire. Les planètes proches de l’étoile sont généralement rocheuses – Mercure, Vénus, la Terre et Mars – car la chaleur de l’étoile empêche la condensation des gaz glacés. Les planètes plus éloignées se forment à partir de noyaux rocheux, mais accumulent davantage de gaz en raison de leur distance, devenant ainsi des géantes gazeuses comme Jupiter.
LHS 1903 se trouve à environ 120 années-lumière (plus de 1 000 billions de kilomètres), une distance considérable qui rend toute exploration spatiale impossible avec les technologies actuelles. Les trois premières planètes ont été détectées par le télescope spatial Tess de la NASA, puis confirmées par des observatoires terrestres au Mexique, aux îles Canaries et à Hawaï entre 2019 et 2023. Le télescope spatial Khéops de l’Agence spatiale européenne a ensuite confirmé ces observations et permis la découverte de la quatrième planète. Cette dernière a un rayon 1,7 fois supérieur à celui de la Terre et une masse environ six fois plus importante, ce qui suggère une densité similaire à celle de notre planète, selon Ribas, directeur de l’Institut d’études spatiales de Catalogne et chercheur au CSIC.
Les auteurs de cette découverte, un groupe de plus de 150 astronomes issus de 17 pays, pensent que la quatrième planète s’est formée dans un environnement dépourvu de gaz, à un stade ultérieur de l’évolution du système. Cela impliquerait deux phases distinctes de formation planétaire, un phénomène jamais observé auparavant. « Les trois planètes intérieures se sont formées en premier, puis se sont enrichies en gaz lorsque cela était possible, tandis que la planète extérieure serait apparue quelques millions d’années plus tard », explique Ribas.
Cette découverte pourrait remettre en question notre compréhension de la formation des systèmes planétaires. « Comprendre l’architecture des systèmes planétaires est d’un grand intérêt », souligne Ribas. « Il s’agit de la transition entre les planètes riches en gaz et les planètes pauvres en gaz, ce qui distingue les planètes dotées de grandes atmosphères de celles qui en ont une atmosphère inexistante ou très ténue, comme notre Terre, dont l’atmosphère est relativement petite comparée à celle des géantes gazeuses. Ce système est particulièrement utile pour déterminer où se situe cette limite, cette transition. »
La découverte est qualifiée de « bombe » par José Caballero, chercheur au Centre d’Astrobiologie près de Madrid. « Sur les plus de 6 000 exoplanètes connues, nous n’avons jamais eu la preuve qu’une planète s’était formée après ses compagnons », souligne Caballero, qui n’a pas participé à l’étude. La théorie conventionnelle veut que toutes les planètes se forment simultanément à partir d’un disque protoplanétaire.
Le système LHS 1903 présente une autre particularité. La plupart des étoiles entourées de nombreux planètes, comme Trappiste (jusqu’à sept planètes) ou Teer’s Garden (quatre planètes), sont comparables à des « cosses de pois », où toutes les planètes ont une composition et une taille similaires, explique Caballero. « Dans ce cas, nous avons une cosse contenant deux pois au centre et deux lentilles aux extrémités, qui seraient les planètes telluriques. Cela remet en question tous nos schémas », reconnaît le chercheur.
La proximité des planètes avec leur étoile, caractéristique des systèmes autour des naines rouges, rend également l’habitabilité plus difficile. La période orbitale des quatre planètes de LHS 1903 – le temps qu’elles mettent pour effectuer une révolution autour de leur étoile – varie de deux jours pour la planète la plus proche à 29 jours pour la quatrième planète rocheuse. Cette dernière, brièvement nommée « e », a une température de surface d’environ 60 degrés, probablement trop élevée pour permettre l’existence de la vie, selon Ribas.
Cette découverte intervient à un moment crucial, alors qu’une réunion se tient aux Pays-Bas pour décider de prolonger ou non la durée de vie du télescope spatial Cheops de trois ans supplémentaires.