Hubble a découvert une étrange exoplanète avec une grande orbite, similaire à la neuvième planète
Une planète sur une orbite étrange autour d'une étoile binaire distante de 336 années-lumière pourrait fournir un indice sur un mystère beaucoup plus proche de nous: une planète supposée distante de notre système solaire appelée «Planet Nine».
Pour la première fois, des astronomes ont pu mesurer le mouvement d'une planète massive semblable à Jupiter en orbite très loin de ses étoiles et du disque visible de débris glacés. Ce disque est similaire à notre ceinture de Kuiper de petits corps glacés au-delà de Neptune. Dans notre système solaire, la putative Planet Nine sera également bien au-delà de la ceinture de Kuiper sur une orbite tout aussi étrange. Alors que la recherche de Planet Nine se poursuit, cette découverte d'exoplanètes est la preuve que de telles orbites étranges sont possibles.
«Ce système permet une comparaison potentiellement unique avec notre système solaire», a expliqué l'auteur principal Meiji Nguyen de l'Université de Californie à Berkeley. «Il est très loin de ses étoiles dans une orbite excentrique et fortement déplacée, comme prévu pour Planet Nine. Cela soulève la question de savoir comment ces planètes se sont formées et ont évolué pour finalement accepter leur configuration actuelle.
Le système dans lequel vit ce géant gazier n'a que 15 millions d'années. Cela suggère que notre planète neuf - si elle existe vraiment - peut s'être formée très tôt dans l'évolution de notre système solaire vieux de 4,6 milliards d'années.
Une exoplanète de 11 Jupiter appelée HD 106906 b a été découverte en 2013 par le télescope Magellan à l'observatoire de Las Campanas dans le désert d'Atacama. Cependant, les astronomes ne savaient rien de l'orbite de la planète. Cela ne pouvait être fait que par le télescope spatial Hubble: pour collecter des mesures très précises du mouvement de la planète sur 14 ans avec une précision extraordinaire. L'équipe de scientifiques a utilisé les données des archives Hubble qui ont fourni des preuves de ce mouvement.
L'exoplanète est extrêmement éloignée d'une paire de jeunes étoiles brillantes, plus de 730 fois la distance de la Terre par rapport au Soleil, soit près de 11,8 milliards de km. Cette grande distance a rendu extrêmement difficile la détermination d'une orbite de 15 000 ans dans un laps de temps aussi court pour les observations de Hubble. La planète se déplace très lentement sur son orbite, étant donné la faible attraction gravitationnelle de ses étoiles mères très éloignées.
Les astronomes ont été surpris de constater que le monde lointain a une orbite étrange qui est très biaisée, allongée et à l'extérieur du disque de débris qui entoure les étoiles jumelles. Le disque de débris lui-même semble très inhabituel, peut-être en raison de l'attraction gravitationnelle de la planète.
Alors, comment l'exoplanète s'est-elle retrouvée sur une orbite aussi lointaine et étrangement inclinée? La théorie dominante est qu'il s'est formé beaucoup plus près de ses étoiles, environ trois fois plus loin que la Terre du Soleil. Mais la résistance à l'intérieur du disque de gaz du système a conduit à une violation de l'orbite de la planète, la forçant à migrer vers l'intérieur, vers sa paire stellaire. Les effets gravitationnels des étoiles jumelles en rotation l'ont ensuite propulsée dans une orbite excentrique qui a presque jeté la planète hors du système dans le vide de l'espace interstellaire. Une étoile passant de l'extérieur du système a ensuite stabilisé l'orbite de l'exoplanète et l'a empêchée de quitter son système d'origine.
En utilisant des mesures précises de distance et de mouvement du satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne, les scientifiques ont identifié des étoiles candidates qui passaient en 2019.
Cet étrange scénario d'orbite pour HD 106906 b est à certains égards similaire à ce qui aurait pu amener l'hypothétique neuvième planète à se retrouver dans les confins de notre système solaire, bien au-delà des orbites d'autres planètes et au-delà de la ceinture de Kuiper.
La neuvième planète aurait pu se former dans la partie interne du système solaire et en être expulsée à la suite de l'interaction avec Jupiter. Cependant, Jupiter aurait très probablement jeté la planète neuf bien au-delà de Pluton. Les étoiles qui passent pourraient stabiliser l'orbite de la planète éjectée en éloignant la trajectoire de l'orbite de Jupiter et d'autres planètes du système solaire interne.
À ce jour, les astronomes n'ont que des preuves indirectes de l'existence de la neuvième planète. Ils ont trouvé un amas de petits corps célestes derrière Neptune qui se déplacent sur des orbites inhabituelles par rapport au reste du système solaire. Cette configuration, disent certains astronomes, suggère que ces objets étaient unis par l'attraction gravitationnelle d'une énorme planète invisible.
Une théorie alternative est qu'il n'y a pas de planète géante dérangeante et que le déséquilibre résulte de l'influence gravitationnelle combinée de nombreux objets beaucoup plus petits. Une autre théorie est que la planète neuf n'existe pas du tout et que l'accumulation de corps plus petits pourrait bien être une anomalie statistique.
Les scientifiques qui utiliseront le télescope spatial James Webb prévoient d'obtenir des données sur HD 106906 b pour étudier la planète en détail.
Parce que James Webb est sensible aux petites planètes avec une masse de Saturne, il peut détecter d'autres exoplanètes qui ont été éjectées de ce système et d'autres systèmes planétaires internes. «Avec l'aide de Webb, nous pouvons commencer à rechercher des planètes à la fois légèrement plus anciennes et légèrement plus petites», disent les astronomes. Les capacités uniques de sensibilité et d'imagerie du nouveau télescope, qui seront lancées en 2021, ouvriront de nouvelles possibilités pour découvrir et étudier ces étranges planètes et systèmes.
Les résultats des chercheurs ont été publiés dans The Astronomical Journal.