Les scientifiques travaillaient sur des modèles de formation des planètes bien avant que nous connaissions l’existence des exoplanètes. Initialement guidés par les propriétés des planètes de notre système solaire, ces modèles se sont révélés remarquablement efficaces pour prendre en compte également les exoplanètes sans équivalent dans notre système solaire, comme les super Terres et les chaudes Neptunes. Ajoutez à cela la capacité des planètes à se déplacer grâce aux interactions gravitationnelles, et les propriétés des exoplanètes pourraient généralement être prises en compte.
Aujourd’hui, une grande équipe internationale de chercheurs annonce la découverte de quelque chose que nos modèles ne peuvent pas expliquer. C’est à peu près la taille de Neptune mais quatre fois plus massive. Sa densité – bien supérieure à celle du fer – est compatible soit avec le fait que la planète entière soit presque entièrement solide, soit avec un océan suffisamment profond pour noyer des planètes entières. Bien que les personnes qui l’ont découvert proposent quelques théories sur sa formation, aucune n’est particulièrement probable.
Une bizarrerie aberrante
L’étude de la nouvelle planète a commencé comme beaucoup le font maintenant : elle a été identifiée comme objet d’intérêt par le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TOI, pour TESS Object of Interest). TOI-1853 est une étoile légèrement plus petite que notre Soleil, avec environ 0,8 fois sa masse. Et il y avait des indications claires d’une planète proche de l’étoile, maintenant appelée TOI-1853 b. La planète orbite assez près de son étoile hôte, complétant une orbite complète en 1,24 jours.
Les chercheurs ont utilisé ce temps pour déterminer la distance à laquelle la planète orbite. En combinant cette distance, la taille de l’étoile et la quantité de lumière bloquée par la planète, il est possible d’estimer la taille de la planète. Cela s’est avéré être environ 3,5 fois le rayon de la Terre, ce qui signifie qu’il est un peu plus petit que Neptune.
En soi, ce n’est pas inhabituel ; de nombreuses planètes de la taille de Neptune ont été découvertes. Mais la combinaison de taille et de proximité avec l’étoile est inattendue. Il le place dans ce qu’on appelle le « désert chaud de Neptune », où le rayonnement intense de l’étoile chasse l’atmosphère d’une planète. Les Neptunes qui atteignent l’état chaud du désert finissent par être dépouillées de leur noyau rocheux, ce qui les laisse comme des super-Terres.
Alors que faisait TOI-1853 b dans le désert ? Pour le savoir, les chercheurs ont utilisé des observatoires au sol pour suivre le mouvement de son étoile hôte alors que l’attraction gravitationnelle de TOI-1853 b se déplaçait à mesure qu’elle se déplaçait sur son orbite. L’accélération du mouvement de l’étoile due à cette attraction peut être utilisée pour estimer la masse de la planète.
Il s’est avéré que TOI-1853 b possède un parcelle de masse. On estime qu’elle représente 73 fois la masse de la Terre ou plus de quatre fois la masse de Neptune. Cela signifie clairement que sa composition doit être très différente de celle de Neptune.
Croustillant à l’intérieur comme à l’extérieur ?
Les chercheurs impliqués dans sa découverte consacrent pas mal de temps à décrire à quel point cela fait de TOI-1853 b une valeur aberrante. Il existe des planètes avec des densités similaires, mais elles sont généralement nettement plus petites : les super-Terres formées en supprimant l’atmosphère d’une planète semblable à Neptune. Il existe des planètes avec des masses similaires, mais elles sont presque toutes deux fois plus grandes et sont susceptibles d’avoir de vastes atmosphères et/ou océans. « Il occupe une région de la masse orbitale [distance] espace de planètes chaudes auparavant dépourvu d’objets, correspondant à la zone la plus sèche du désert chaud de Neptune », concluent les chercheurs.