Une planète massive piégée dans une spirale de la mort autour de son étoile pourrait déverrouiller certains des secrets entourant les systèmes d’étoiles. Cependant, le sort de ce monde n’est pas encore placé dans la pierre, avec deux morts et une « renaissance » possible dans son avenir.
La planète extrasolaire ou « Exoplanet » en question est TOI-2109B, qui a cinq fois la masse de Jupiter et est située à environ 870 années-lumière de notre système solaire. La planète orbite si près de son étoile parent, TOI-2109, qu’elle a un an qui ne dure que 16 heures.
Ces caractéristiques signifient que TOI-2109B est classé comme un «jupiter ultrahot», une rare classe de planètes qui représentent environ 1 planètes sur 500 dans les mondes de plus de 5 000 dans le catalogue d’Exoplanètes connues. Mais TOI-2109B se démarque même parmi ces mondes incroyablement chauds et étoilés.
« Il s’agit d’un Jupiter ultra-chaud, et des orbites beaucoup plus proches de son étoile que tout autre Jupiter chaud jamais découvert », a déclaré Jaime A. Alvarado-Montes à l’Université de Macquarie, Jaime A. Alvarado-Montes dans un communiqué. « Juste pour le mettre en contexte, la messe de Mercury est presque 6 000 fois plus petite que celle de Jupiter, mais cela prend encore 88 jours pour ou notre soleil.
« Pour un énorme géant du gaz tel que TOI-2109B à entièrement en orbite en 16 heures, il nous dit qu’il s’agit d’une planète située super fermée à son étoile. »
Cela fait de TOI-2109b le laboratoire parfait pour étudier la mort des planètes dans leurs étoiles hôtes, ou plus précisément, le phénomène de la décroissance orbitale.
Les trois décès de TOI-2109B
Alvarado-Montes et ses collègues ont mis à enquêter sur TOI-2109B en utilisant les données d’archives de plusieurs télescopes, notamment Satellite (TESS) et la mission spatiale de l’Agence spatiale spatiale (ESA) de la NASA.
Cela constituait des données concernant les transits de TOI-2109b sur la face de son étoile parent de 2010 à 2024.
« En utilisant toutes les données disponibles pour cette planète, nous avons pu prédire un petit changement dans son orbite », a déclaré Alvarado-Montes. « Ensuite, nous l’avons vérifié avec notre théorie et avec nos modèles d’évolution de la planète, et nos prédictions correspondaient aux observations. C’est assez excitant. »
Les estimations théoriques correspondantes et les preuves d’observation suggèrent que l’orbite de TOI-2109b se décomposera d’environ 10 secondes au cours des trois prochaines années terrestres. Bien qu’il s’agisse d’un petit changement, cela prouve que TOI-2109b en évolue vers son étoile parent.
Le sort ultime de TOI-2109b est incertain, car il existe trois façons possibles que cette spirale de mort puisse jouer.
Le premier sort final le plus dramatique de TOI-2109B verrait l’ultrahot Jupiter plonger dans son étoile parent. Cela se produira si la décroissance orbitale de cette planète commence à accélérer.
« L’étoile l’absorbera et la tuera, bien sûr, dans le processus – le brûle complètement, et la planète disparaîtra », a déclaré Alvarado-Montes.
Cela créerait un éclair de lumière similaire à ZTF SLRN-2010, un signal observé pour la première fois en mai 2020 lorsqu’une planète géante à gaz a plongé dans son parent stellaire géant rouge.
Le deuxième sort possible de TOI-2109B est légèrement moins dramatique, mais pas moins catastrophique.
Cela se produirait si la décomposition orbitale de la planète continue sans relâche et voit la gravité de son étoile parent génère des forces de marée destructrices au sein de la planète. Ces forces déchireraient littéralement les Toi-2109b.
« Les interactions gravitationnelles sont si fortes que la planète commence à être déformée », a déclaré Alvarado-Montes. « Il commence à ressembler davantage à un beignet allongé … la gravité de la planète n’est plus en mesure de tenir sa forme sphérique. »
Il y a un troisième sort possible qui verrait la planète transformer plutôt que d’être détruite.
Dans le troisième scénario possible pour TOI-2109B, le rayonnement intense ressenti par l’ultrahot Jupiter déplade les couches extérieures gazeuses de la planète dans un processus appelé photoévaporation. Cela exposerait le noyau intérieur rocheux de TOI-2109B.
« Alors que la planète se rapproche encore de l’étoile, toutes les molécules de gaz pourraient commencer à se dissocier, et la planète devient de plus en plus petite », a expliqué Alvarado-Montes. « Et si la planète se rétrécit assez rapidement, alors lorsque la planète atteint la position où sa limite de Roche aurait été, ce ne sera plus cinq masses de Jupiter, mais ce sera suffisamment petit pour que la limite de Roche se rapproche de l’étoile, donc elle pourrait échapper à la destruction. »
Cela pourrait finalement entraîner la création d’un « super-terre » rocheux autour de la taille d’Uranus ou de Neptune.
L’équipe continuera de surveiller TOI-2109B au cours des trois à cinq prochaines années, ce qui devrait révéler le sort qui arrivera à ce monde condamné.
L’enquête sur TOI-2109b a des implications au-delà de sa propre situation fascinante et fatidique. Il offre aux astronomes la possibilité d’étudier à quel point les jupiters chauds évoluent et ce qui se passe lorsque les planètes migrent vers leurs étoiles hôtes.
« Cette planète et sa situation intéressante pourraient nous aider à comprendre des phénomènes astronomiques mystérieux que jusqu’à présent, nous n’avons vraiment pas beaucoup de preuves à expliquer », conclut Alvarado-Montes. « Cela pourrait nous raconter l’histoire de nombreux autres systèmes solaires. »
Les recherches de l’équipe ont été publiées le 15 juillet dans la revue astrophysique.
Cet article a été initialement publié sur Space.com.
