Les étoiles de type M (naine rouge) sont des objets plus froids, de faible masse et de faible luminosité qui constituent la grande majorité des étoiles de notre univers - représentant 85% des étoiles dans la seule galaxie de la Voie lactée. Ces dernières années, ces étoiles se sont révélées être un trésor pour les chasseurs d'exoplanètes, avec plusieurs planètes terrestres (alias Terre) confirmées autour des naines rouges les plus proches du système solaire.
Mais ce qui est encore plus surprenant, c'est le fait que certaines naines rouges se sont avérées avoir des planètes comparables en taille et en masse à Jupiter en orbite autour. Une nouvelle étude menée par une équipe de chercheurs de l'Université de Central Lancashire (UCLan) a abordé le mystère de la façon dont cela pourrait se produire. Essentiellement, leur travail montre que les géants du gaz ne mettent que quelques milliers d'années à se former.
L'étude, récemment publiée dans la revue Astronomie et astrophysique, était l'œuvre du Dr Anthony Mercer et du Dr Dimitris Stamatellos de l'UCLan Jeremiah Horrocks, l'Institut de mathématiques, de physique et d'astronomie (JHI - MPA). Le Dr Mercer, un lecteur d’astrophysique du JHI-MPA, a dirigé la recherche sous la supervision du Dr Stamatellos, qui dirige le groupe «Formation théorique des étoiles et exoplanètes» de l’Institut.
Ensemble, ils ont étudié comment les planètes pourraient se former autour d'étoiles naines rouges pour déterminer quel mécanisme permettrait la formation de géantes gazeuses super massives. Selon les modèles conventionnels de formation des planètes, où l'accumulation progressive de particules de poussière conduit à des corps progressivement plus grands, les systèmes de naines rouges ne devraient pas avoir suffisamment de masse pour former des planètes de type super-Jupiter.
Pour enquêter sur cet écart, Mercer et le Dr Stamatellos ont utilisé le supercalculateur britannique Distributed Research using Advanced Computing (DiRAC) - qui relie les installations de Cambridge, Durham, Édimbourg et Leicester University - pour simuler l'évolution des disques protoplanétaires autour des étoiles naines rouges. Ces disques rotatifs de gaz et de poussière sont communs autour de toutes les étoiles nouvellement nées et sont à l'origine de la formation de la planète.
Ce qu'ils ont découvert, c'est que si ces jeunes disques sont assez grands, ils peuvent se fragmenter en différents morceaux, qui se fondraient en raison de l'attraction gravitationnelle mutuelle pour former des planètes géantes gazeuses. Cependant, cela nécessiterait que les planètes se forment en quelques milliers d'années, une échelle de temps extrêmement rapide en termes astrophysiques. Comme l'a expliqué le Dr Mercer:
«Le fait que les planètes puissent se former sur une si courte échelle de temps autour de minuscules étoiles est incroyablement excitant. Notre travail montre que la formation des planètes est particulièrement robuste: d'autres mondes peuvent se former même autour de petites étoiles de diverses manières, et donc les planètes peuvent être plus diverses que nous ne le pensions auparavant. »
Leurs recherches ont également indiqué que ces planètes seraient extrêmement chaudes après leur formation, avec des températures atteignant des milliers de degrés dans leur cœur. Parce qu’ils n’ont pas de source d’énergie interne, ils s’évanouiraient avec le temps. Cela signifie que ces planètes seraient faciles à observer dans la longueur d'onde infrarouge lorsqu'elles sont encore jeunes, mais la fenêtre d'observation directe serait petite.
Pourtant, ces planètes pourraient encore être observées indirectement en fonction de leur effet sur leur étoile hôte, c'est ainsi que les planètes en orbite autour des étoiles naines rouges ont généralement été trouvées. Ceci est connu comme la méthode de vitesse radiale (alias. Spectroscopie Doppler), où les changements dans les spectres de l’étoile indiquent qu’elle se déplace, ce qui indique que les planètes exercent leur influence gravitationnelle sur elle. Stamatellos a ajouté:
«C'était la première fois que nous pouvions non seulement voir des planètes se former dans des simulations informatiques, mais aussi déterminer leurs propriétés initiales avec beaucoup de détails. Il était fascinant de constater que ces planètes sont du type «rapide et furieux» - elles se forment rapidement et elles sont étonnamment chaudes. »
Ces résultats ne sont rien, sinon opportuns. Récemment, des astronomes ont détecté une deuxième planète extrasolaire autour de Proxima Centauri, l'étoile la plus proche de la nôtre. Contrairement à Proxima b, qui est de la taille de la Terre, rocheuse et orbite dans la zone habitable de l'étoile; On pense que Proxima c est 1,5 fois la taille de la Terre, moitié moins massive que Neptune (ce qui en fait un mini-Neptune), et orbite bien en dehors de la zone habitable de Proxima Centauri.
Sachant qu'il existe un mécanisme possible qui permet aux géantes gazeuses de se former autour d'étoiles naines rouges nous rapproche de la compréhension de ces étoiles tout à fait communes, mais toujours mystérieuses.
