Depuis que les astronomes ont confirmé la première exoplanète en 1995, ils ont découvert près de 3 900 mondes lointains, et des milliers d’entre eux attendent encore d’être analysés. Ces planètes sont de toutes formes et tailles: certaines ont gonflé pour être plus grosses que Jupiter et des planètes si chaudes qu’elles ont un ciel en métal vaporisé qui fait pleuvoir de la lave. Certaines sont de la bonne taille et de la bonne température pour abriter de l’eau liquide et éventuellement la vie, et l’une peut être composée principalement de diamant.
Maintenant, rapporte Jeremy Rehm à Science News, nous pouvons ajouter une autre étrangeté à la liste: une planète produite par une collision massive de deux planètes, créant un corps céleste qui est essentiellement une grosse boule de métal à la croûte rocheuse.
La planète est l'une des quatre exoplanètes découvertes en 2014 en orbite autour d'une étoile appelée Kepler 107 à environ 1 670 années-lumière de la Terre. Lorsque les chercheurs ont décidé de calculer la taille et la masse des planètes, ils ont découvert quelque chose d'inhabituel. Bien que les deux planètes les plus profondes, Kepler 107b et Kepler 107c, aient à peu près la même taille - environ 1, 5 fois la taille de la Terre - leurs masses sont assez différentes: Kepler 107c est trois fois plus dense que sa planète soeur et 10 fois plus dense que la Terre. .
De plus, les jumeaux Kepler ne correspondent pas au modèle normal de formation de la planète. Typiquement, durant les premières années d’un système solaire, il existe un disque d’accrétion constitué de gaz et de poussière qui tourne autour d’une étoile et où les planètes se condensent à partir de ce matériau. Des planètes plus denses et plus rocheuses gravitent autour de leurs étoiles car elles sont composées d'éléments plus lourds, tandis que les planètes moins denses tournent plus loin. En effet, ces planètes légères sont généralement constituées d'éléments, tels que l'hydrogène et l'hélium, qui seraient enlevés par le vent solaire s'ils étaient plus proches de l'étoile. Mais Kepler 107c enfreint cette règle et orbite plus loin que sa planète soeur plus légère, Kepler 107b.
"Il est plus éloigné de son étoile [que Kepler 107b], mais il est plus massif", explique Eric Lopez, astrophysicien au Centre de vol spatial Goddard de la NASA. "C'est un peu étrange."
Alors, qu'est-ce qui a fait de Kepler 107c une telle tête en métal et pourquoi cela semble-t-il irrecevable? Pour examiner cette question, une équipe internationale de chercheurs a recueilli plus de 100 mesures spectroscopiques des planètes autour de Kepler 107 à l'aide du télescope national Galileo aux îles Canaries, puis a intégré les données dans des simulations informatiques, rapportent Helen Briggs et Paul Rincon à la BBC.
Ils sont arrivés à plusieurs possibilités qui expliquent pourquoi Kepler 107c est si dense, mais situé plus loin de son étoile, qui sont explorées dans un article de la revue Nature Astronomy . Pour commencer, il se pourrait qu'il se soit formé plus près de son soleil, puis qu'il se soit éloigné. Il est également possible qu’un bombardement d’objets plus petits frappe une version antérieure plus grande de Kepler 107c et enlève la majeure partie de sa coque rocheuse, laissant derrière lui le noyau métallique dense de la planète. Mais le scénario le plus convaincant est une collision entre deux mondes.
Si deux planètes rocheuses, chacune avec environ 10 fois la masse de la Terre et chacune avec un noyau de fer représentant environ 30% de sa masse, s’écrasaient à grande vitesse, elles pourraient déchirer ou vaporiser la majeure partie du matériau rocheux et produire une planète autonome avec un noyau de fer surdimensionné. Bien que d'autres scénarios soient possibles, la théorie des collisions est l'idée qui explique le mieux les données.
Alors que l'on pense que les méga-impacts entre les planètes et les protoplanètes se produisent assez souvent dans tout l'univers, les astronomes n'ont jamais été témoins de l'événement ni trouvé la preuve du phénomène en dehors de notre système solaire. Si Kepler 107c avait été créé par une collision, cela pourrait nous aider à mieux comprendre la formation planétaire.
"On pense que les impacts de géants ont joué un rôle fondamental dans la formation de notre système solaire actuel. La lune est probablement le résultat d'un tel impact, la densité élevée de Mercure peut également l'être, et le grand satellite Charon de Pluton a probablement été capturé après un impact géant, "Co-auteur Zoe Leinhardt de l'Université de Bristol déclare dans un communiqué de presse." Mais jusqu'à présent, nous n'avions trouvé aucune preuve d'impacts géants se produisant dans des systèmes planétaires extérieurs aux nôtres. Si notre hypothèse est correcte, le modèle général que nous avons pour la formation de notre système solaire avec un système planétaire très différent du nôtre. "
Bien que l’hypothèse soit fascinante, il sera difficile à prouver. Cayman Unterborn, exogéologue de l'Arizona State University, explique à Rehm, de Science News, que c'est une idée intrigante, mais qu'il n'est pas vraiment possible d'extrapoler des données sur le manteau et le noyau de Kepler 107c simplement à partir de sa densité. Il pourrait y avoir d’autres choses en jeu que nous ne comprenons pas encore.
«Ayant la densité d’une planète, vous pouvez savoir s’il s’agit d’une économie rocheuse, aqueuse ou aqueuse», dit-il. "Mais en réalité, il est difficile de faire la différence entre le noyau et le noyau", bien qu'il espère que le document "suscite un débat sain sur les origines des planètes qui sont un peu bizarres."
Et il est probable que les astronomes vont bientôt nager dans des données sur d'étranges exoplanètes. Le mois dernier, les chercheurs ont publié le premier jet de données du satellite TESS de la prochaine génération du satellite TESS, destiné à la chasse aux planètes, lancé cet été. Cet ensemble de données incluait 200 nouveaux mondes potentiels, dont certains semblent déjà aussi étranges que Kepler 107c.
