Deux planètes aussi grosses que Jupiter (et plus légères que la barbe à papa) découvertes

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Gros, gonflé, très léger

La comparaison avec Jupiter illustre bien l’élégante absurdité de la découverte. La densité moyenne de Jupiter est d'environ 1,33 gramme par centimètre cube. Le TOI-791 b atteint à peine 0,038 gramme par centimètre cube, tandis que le TOI-791 c s'arrête à 0,047. Traduit de manière moins laboratoire : ils sont environ 28 à 35 fois moins denses que Jupiter et restent en dessous de la valeur typique de la barbe à papa, qui est d'environ 0,05 gramme par centimètre cube.

Même la messe raconte une étrange histoire. Selon la NASA, TOI-791 b a presque la taille de Jupiter, mais ne contient que 3 % de sa masse. TOI-791 c est encore plus gros que Jupiter, avec environ 5,9 % de sa masse. Il semble que ce soit le type d'objet qui en astronomie nous oblige à revisiter les modèles, car il occupe cette zone délicate où les formules fonctionnent, bien sûr, mais la nature décide quand même de prendre un tournant différent.

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Les deux planètes sont considérées comme « frères » : elles se seraient formées à partir du même disque de gaz et de poussières autour de la jeune étoile. Ils ont également une liaison orbitale rare, appelée résonance 5:3. Cela signifie que lorsque la planète intérieure effectue cinq révolutions autour de l’étoile, la planète extérieure en accomplit presque exactement trois. Ce ballet gravitationnel les amène à se tirer les uns les autres, avec de petits dérapages dans les temps de transits devant l'étoile.

La découverte est partie des bénévoles

La première trace provient des données de TESS, le télescope spatial de la NASA qui recherche des exoplanètes en observant de minuscules baisses de luminosité des étoiles. Lorsqu’une planète passe devant son étoile, vue de notre point de vue, la lumière diminue très légèrement. Cette chute, si elle revient régulièrement, pourrait indiquer la présence d'un monde en orbite.

Les candidats TOI-791 b et TOI-791 c ont été identifiés grâce aux volontaires du projet Planet Hunters TESS, des scientifiques citoyens qui passent au crible les données à la recherche de signaux ayant échappé aux algorithmes ou trop particuliers pour être reconnus immédiatement. Vint ensuite le travail long, patient et beaucoup moins spectaculaire : observations à partir de télescopes répartis sur différents continents, calculs de dimensions, estimations de masses, analyse des variations des temps de transit.

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L'Antarctique entre également dans cette partie de l'histoire. Le télescope ASTEP, Antarctic Search for Transiting ExoPlanets, installé à la station Concordia, a joué un rôle déterminant. Durant l'hiver antarctique, l'obscurité dure des mois et permet des observations continues très difficiles à obtenir ailleurs. C’est ainsi que les astronomes sont parvenus à suivre intégralement des transits très longs, dépassant les 11 heures, le plus long jamais observé intégralement depuis le sol.

Pourquoi ces planètes super-bouffantes sont importantes

Les planètes super-bouffées restent un problème ouvert. L'une des hypothèses les plus discutées implique d'énormes atmosphères riches en hydrogène et en hélium, accumulées lorsque les planètes se sont formées dans les zones froides du disque protoplanétaire, loin de l'étoile, où le gaz pourrait se refroidir et se rassembler rapidement autour d'un noyau solide. Une autre possibilité, plus compliquée à vérifier, concerne des anneaux très grands capables de fausser la perception de la taille. Cependant, pour un système comportant deux planètes similaires, l’explication doit être double.

TOI-791 devient ainsi une sorte de banc d’essai cosmique. Les deux planètes sont dans le même système, entretiennent une relation de formation, interagissent gravitationnellement et présentent des transits mesurables. Autant d’éléments précieux pour comprendre si ces mondes sont réellement gonflés d’atmosphère, s’ils ont suivi une migration particulière ou s’il existe un autre mécanisme encore insaisissable.

La prochaine étape pourrait venir du télescope James Webb. Les observations depuis l'espace pourraient rechercher dans l'atmosphère des molécules contenant du carbone, de l'azote et de l'oxygène, des indices utiles pour reconstituer la chimie des deux planètes et, avec un peu de chance, leur histoire. Dans des cas comme celui-ci, chaque détail pèse : une signature spectrale, un changement d'heure, une courbe de lumière plus précise.

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Source : NASA – Avis mensuels de la Royal Astronomical Society