Des astronomes ont découvert une planète géante orbitant autour de son étoile à 650 fois la distance Terre-Soleil, laissant ces derniers perplexes quant à la manière dont un tel système a pu se former.

L’objet découvert par les astronomes, décrit comme une planète « qui ne devrait pas être là », donne l’impression de s’être formé à partir de rien dans l’espace, très loin de son étoile mère ou de la matière cosmique l’entourant. La jeune planète, appelée HD 106906 b, se situe à environ 300 années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Croix du Sud.

Ce qui rends HD 106906 b si unique, c’est la distance à laquelle elle orbite de son étoile : 650 unités astronomiques (UA, soit 650 fois la distance Terre-Soleil). De ce fait, HD 106906 b détient le record de la plus grande orbite autour d’une seule étoile, et met environ 1500 ans pour en compléter une seule.

Possédant 11 fois la masse de Jupiter, la planète HD 106906 b est bien différente de tout ce que nous connaissons dans les systèmes stellaires et remet en question la théorie de la formation des planètes.

Mais l’élément le plus intriguant concernant l’éloignement de HD 106906 b est que son orbite lointaine se situe bien au-delà du disque de débris cosmiques entourant l’étoile HD 106906, (ces débris constituant la poussière et le gaz dont les planètes se forment habituellement).

planète découverte disque débris

Voici une observation réelle de l’étoile HD 106906 (en bas à gauche) prise par l’outil de recherche de planètes SPHERE de l’Observatoire européen austral. L’étoile est noircie par un cercle (ce qui l’empêche d’éblouir l’instrument). Puis, en haut à droite, se trouve la planète HD 106906 b. Crédits : ESO and A.M. Lagrange/Université Grenoble Alpes

Dans ce cas particulier, le disque de débris est environ 10 fois plus proche de l’étoile que ne l’est la planète HD 106906 b. « Ce système est particulièrement fascinant parce qu’aucun modèle de planètes ou de formation d’étoiles ne nous explique complètement ce que nous voyons », a déclaré Vanessa Bailey, une étudiante diplômée dans le département d’astronomie de l’Université d’Arizona.

L’équipe de recherche a alors développé un modèle permettant de suivre le chemin orbital de HD 106906 b. Depuis la découverte de cette planète, les scientifiques ont tenté d’expliquer comment celle-ci aurait pu se retrouver si éloignée de l’étoile HD 106906, car la plupart de ces objets se situent en général à l’intérieur des disques de débris.

C’est notamment le cas pour notre système solaire : toutes les planètes orbitant autour du Soleil se trouvent à l’intérieur de la ceinture de Kuiper, ce disque circumstellaire qui s’étends au-delà de Neptune, englobant les planètes naines et d’autres objets plus petits issus de restes de la formation de notre système solaire.

De précédentes recherches avaient suggéré que HD 106906 b aurait pu se former à l’intérieur du disque de débris, avant que des interactions gravitationnelles ne l’aient éjectée de celui-ci. Mais selon la nouvelle étude, il ne semblerait pas que ce soit le cas. En effet, l’équipe a utilisé un modèle informatique appelé SMACK (Superparticle-Method Algorithm for Collisions in Kuiper belts and debris disks) pour effectuer leurs calculs, et ce dernier suggère que la planète s’est formée en dehors du disque de débris de l’étoile. SMACK s’est basé sur les données connues concernant le système HD 106906 et a calculé comment une planète extérieure, comme HD 106906 b, affecterait la structure du disque de débris de l’étoile.

À l’heure actuelle, nous ne savons pas si le système HD 106906 contient d’autres planètes similaires, mais le modèle suggère que la forme du disque de débris elliptique telle qu’elle existe actuellement, est compatible avec l’orbite solitaire de HD 106906 b. « Nous avons pu créer la forme connue du disque de débris de l’étoile HD 106906 sans ajouter une autre planète dans le système, ce que certains pensaient nécessaire afin atteindre l’architecture observée », explique Erika Nesvold de l’Institut Carnegie.

Le modèle indique également que HD 106906 b s’est probablement formée à l’extérieur du disque car si elle s’était initialement formée à l’intérieur de celui-ci pour ensuite se déplacer vers l’extérieur, les effets gravitationnels auraient eu un impact sur la forme du disque, qui aurait alors été différente.

Bien que cette nouvelle étude ne puisse toujours pas expliquer avec certitude comment la planète a pu se former à une telle distance, loin de la poussière et du gaz qui généralement donne naissance à la plupart des planètes, les chercheurs espèrent trouver d’autres planètes libres de ce type, afin d’en découvrir plus sur la manière dont celles-ci se forment dans un premier temps. « D’autres disques de débris façonnés par l’influence des planètes géantes distantes et libres, existent probablement », explique Nesvold. « L’outil de modélisation peut aider à créer et à visualiser la manière dont les différentes caractéristiques de ces disques sont apparus et à améliorer notre compréhension de l’évolution globale des systèmes planétaires ».

L’étude a été acceptée pour publication dans l’Astrophysical Journal Letters et paraîtra dans un prochain numéro.

Sources : Astrophysical Journal Letters : HD 106906, HD 106906 b

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