Cette planète géante a survécu à la mort de son étoile, JWST révèle comment
Image à la une : [Impression d’artiste d’une planète géante en orbite autour d’une naine blanche, la planète apparaissant comme une silhouette sombre contre le brillant vestige stellaire ; crédit : NASA/ESA/STScI]
Une planète géante qui a mystérieusement survécu à la mort violente de son étoile hôte a enfin livré ses secrets. Les observations du télescope spatial James Webb, publiées dans Nature le 1er juillet, ont révélé comment ce monde de la taille de Jupiter a réussi à supporter la phase de géante rouge de son étoile et à se retrouver sur une orbite extrêmement serrée autour du vestige de naine blanche.
La planète, WD 1856 b, orbite autour de la naine blanche WD 1856+534 à environ 80 années-lumière dans la constellation du Dragon. Découverte pour la première fois en 2020 par TESS et Spitzer, elle fut la première planète en transit jamais découverte en orbite autour d’une étoile morte. Mais comment elle y est parvenue est resté un mystère.
Une planète forgée dans le feu
L’étoile qui a créé WD 1856 était autrefois semblable au Soleil, avec environ la moitié de la masse de notre étoile. Lorsqu’elle a épuisé son combustible nucléaire il y a des milliards d’années, elle a gonflé pour devenir une géante rouge, engloutissant les planètes intérieures avant de perdre ses couches externes et de s’effondrer en une naine blanche de la taille de la Terre, le noyau refroidi et exposé de l’étoile d’origine.
WD 1856 b, une géante gazeuse entre 4 et 11 fois la masse de Jupiter, a mystérieusement survécu. Aujourd’hui, elle orbite autour de la naine blanche à une distance de seulement 0,02 UA, soit environ 3 millions de kilomètres, accomplissant une orbite toutes les 34 heures. À cette distance, la planète n’est certainement pas née là, car toute planète aussi proche aurait été détruite lorsque l’étoile a gonflé.
Deux théories concurrentes ont émergé : soit la planète a été engloutie par la géante rouge et a survécu à l’intérieur de l’enveloppe de l’étoile (évolution en enveloppe commune), soit elle a migré vers l’intérieur longtemps après la mort de l’étoile, poussée par des interactions gravitationnelles avec d’autres corps.
JWST tranche le débat
La clé s’est avérée être la température de la planète. L’instrument NIRSpec de JWST a mesuré l’atmosphère de WD 1856 b par spectroscopie de transmission, détectant du méthane à environ 7 % d’abondance ainsi que des traces d’éthane et de particules de brume, la première atmosphère jamais détectée sur une planète en transit autour d’une naine blanche.
Plus important encore, l’équipe dirigée par Ryan MacDonald de l’Université de St Andrews a mesuré la température interne de la planète entre 390 et 412 Kelvin (environ 126 degrés Celsius), bien plus chaude que les 160 Kelvin environ que l’irradiation de la naine blanche seule peut expliquer.
En modélisant les courbes de refroidissement, l’équipe a déterminé que la planète a subi un événement de réchauffement 3,0 à 5,5 milliards d’années après le début de la vie de la naine blanche. « Ces résultats indiquent que WD 1856 b a subi un événement de réchauffement lié à une migration », ont écrit les auteurs. Le calendrier exclut la survie par engloutissement, qui se serait produite beaucoup plus tôt. Au lieu de cela, la planète était à l’origine en orbite beaucoup plus loin et a été poussée vers l’intérieur par des interactions gravitationnelles avec deux étoiles naines rouges compagnes dans le système, spiralant progressivement vers son orbite actuelle. Les forces de marée issues de cette migration ont chauffé l’intérieur de la planète, produisant la température élevée observée aujourd’hui.
Une fenêtre sur le futur du système solaire
WD 1856 b offre un aperçu de ce qui pourrait attendre notre propre système solaire. Dans environ 5 milliards d’années, le Soleil deviendra une géante rouge, engloutissant Mercure, Vénus et probablement la Terre. Mais Jupiter, orbitant à 5,2 UA, pourrait survivre, migrant potentiellement vers l’intérieur après que le Soleil soit devenu une naine blanche, tout comme WD 1856 b l’a fait.
La découverte ouvre également une nouvelle frontière pour les études d’habitabilité. Les naines blanches émettent de la chaleur résiduelle pendant des billions d’années, pouvant potentiellement soutenir la vie sur les planètes qui survivent et migrent vers l’intérieur. Avec cette détection atmosphérique, les astronomes ont démontré que la chimie de tels mondes est désormais accessible à l’observation.
L’article, « Aérosols et Hydrocarbures dans l’Atmosphère d’une Planète de Naine Blanche », est publié dans Nature (DOI : 10.1038/s41586-026-10514-7).
Traduit par Lydie