James Webb découvre deux mondes extraterrestres autour des corps de leurs étoiles mortes

Ilustração de estrelas mortas com planetas ainda na sua órbita

Aucune étoile ne meurt tranquillement. Même la mort stellaire la plus paisible implique des tremblements de terre, des éruptions et l’éjection de quantités énormes de masse dans l’espace environnant. Tel sera le destin final de notre Soleil, qui deviendra une géante rouge pouvant s’étendre jusqu’à Mars, avant que sa matière extérieure ne s’échappe et que son noyau ne s’effondre en une naine blanche ultra-dense. Maintenant, James Webb a découvert quelque chose de curieux !

Illustration d'étoiles mortes avec des planètes encore en orbite

Que se passe-t-il aux autres planètes si l’étoile « explose » ?

Ces questions et d’autres sont posées et c’est l’univers qui peut y répondre. Avec cette perturbation dans l’étoile, les orbites des planètes perturbées les enverront-elles en mode « vagabondage » à travers la galaxie, ou seront-elles englouties par la naine blanche ? Pourront-elles rester paisiblement imperturbables, en orbite autour d’une étoile morte alors qu’elle se refroidit lentement sur des trillions d’années, se transformant en une masse froide et inerte ?

Une nouvelle découverte réalisée récemment offre un aperçu du possible destin des planètes du système solaire. En utilisant le télescope spatial James Webb, les astronomes ont obtenu des images directes de ce qui semblent être deux exoplanètes gazeuses géantes en orbite autour d’étoiles naines blanches.

Si elles sont confirmées, ce seraient les premières planètes directement photographiées qui sont similaires, tant en termes d’âge que de séparation, aux géantes gazeuses de notre propre système solaire, et cela démontrerait que de grandes planètes séparées, comme Jupiter, survivent à l’évolution stellaire.

écrit l’équipe dirigée par l’astronome Susan Mullally de l’Institut des Sciences des Télescopes Spatiaux (STScI).

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Les images sont fabuleuses pour plusieurs raisons. Normalement, nous ne voyons pas les exoplanètes directement. Bien que plus de 5500 exoplanètes aient été confirmées à ce jour (et que des milliers d’autres candidats aient été détectés), la plupart de ces détections sont indirectes. Les astronomes observent les effets que l’exoplanète a sur son étoile hôte et en déduisent ses propriétés en se basant sur ces effets.

C’est parce que les exoplanètes sont très petites, très éloignées, et toute lumière qu’elles réfléchissent ou émettent est minuscule comparée à la lumière de l’étoile ; notre technologie actuelle, bien qu’en amélioration, ne peut tout simplement pas les détecter.

 

Les astronomes ont utilisé James Webb pour détecter des exoplanètes en orbite autour de naines blanches

Mais le JWST est le télescope spatial le plus puissant jamais construit, donc Mullally et son équipe l’ont utilisé pour rechercher des exoplanètes en orbite autour de naines blanches.

Ils ont trouvé ce qui semblent être des exoplanètes gazeuses géantes en orbite autour de deux naines blanches différentes, appelées WD 1202-232 et WD 2105-82, à des distances de 34 et 53 années-lumière de la Terre respectivement. On ne sait pas exactement quelle est la masse des exoplanètes, mais les images les situent quelque part entre 1 et 7 fois la masse de Jupiter. Des masses plus précises peuvent être obtenues en étudiant les oscillations subtiles des étoiles, connues sous le nom de vitesse radiale.

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Dans cette image capturée par le télescope spatial James Webb, ce qui est le plus intéressant est la séparation orbitale entre les naines blanches et leurs planètes.

L’exoplanète en orbite autour de WD 1202-232 semble être à une distance de 11,47 unités astronomiques ; c’est un peu plus loin que Saturne, qui orbite autour du Soleil à 9,5 unités astronomiques. Et l’exoplanète en orbite autour de WD 2105-82 a une séparation orbitale apparente de 34,62 unités astronomiques, similaire à la distance orbitale de Neptune de 30 unités astronomiques.

La découverte pourrait changer ce que nous savons sur l’environnement d’une étoile morte

Si les exoplanètes ont le même âge que leurs étoiles hôtes, cela signifie que les exoplanètes à des distances similaires des planètes extérieures du système solaire peuvent survivre à la mort violente de leurs étoiles et rester en orbite.

Jusqu’à présent, seuls quelques exoplanètes de naines blanches ont été découverts, ce qui signifie que nous n’avons pas beaucoup d’informations pour prédire le destin du système solaire lorsque le Soleil mourra. Nous savons, sur la base de l’analyse des atmosphères des naines blanches, que ces restes d’étoiles denses peuvent dévorer les planètes voisines, polluant leurs atmosphères avec du matériau planétaire.

Cette découverte n’a pas encore été confirmée – les deux objets peuvent être des galaxies à l’arrière-plan lointain – même si les chercheurs pensent que cela est improbable. Cela signifie que les deux mondes candidats représentent une pièce importante et fondamentale du puzzle sur ce qui arrive à un système planétaire comme le nôtre lorsque l’étoile atteint la fin de sa vie.

L’équipe recommande de mener des études de suivi pour déterminer la nature de leur découverte fascinante.

Si elles sont confirmées en utilisant un mouvement propre commun, ces planètes géantes représenteraient les premières planètes directement photographiées qui sont similaires en termes d’âge, de masse et de séparation orbitale aux planètes géantes de notre propre système solaire.

La spectroscopie future et l’imagerie multi-bande de ces systèmes pourraient être possibles avec le JWST, ce qui améliorerait les contraintes observationnelles sur la physique et la variété des modèles de planètes géantes froides.

ont écrit les scientifiques.

La recherche a été acceptée pour publication dans The Astrophysical Journal Letters et est disponible sur arXiv.