Découverte en 2019, l'exoplanète TOI-1853b est étonnante : si sa taille est comparable à celle de Neptune, sa masse est énorme, deux fois plus élevée que les masses d'autres planètes de taille comparable. Une équipe de scientifiques propose un modèle pour expliquer cette anomalie, selon lequel la planète se serait formée à la suite d'impacts planétaires géants.
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En 2018, la Nasa lançait son télescope spatial Tess (Transiting Exoplanet Survey SatelliteTransiting Exoplanet Survey Satellite), conçu pour détecter des exoplanètes grâce à la méthode des transits. Cette dernière consiste à déceler des variations périodiques de la luminositéluminosité d'une étoile, indiquant la présence d'une planète en orbite autour de celle-ci. En braquant le télescopetélescope sur l'étoile TOI-1853, une étoile naineétoile naine orange située à 542 années-lumièreannées-lumière de notre SoleilSoleil, des scientifiques ont identifié en 2019 la présence d'une exoplanète, baptisée TOI-1853b. Elle possède des caractéristiques étonnantes : avec une taille comparable à celle de Neptune, dans notre Système solaireSystème solaire, elle est en revanche presque sept fois plus massive. Elle défie tout ce que l'on connaît des exoplanètes de cette taille : elle est deux fois plus massive que la plus massive des exoplanètes de taille comparable à NeptuneNeptune connues à ce jour. Sa densité est même plus élevée que celle du ferfer.
Une exoplanète qui ne devrait pas être là
Si l'existence d'une exoplanète d'une telle densité étonne les scientifiques, sa distance à son étoile est encore plus surprenante. TOI-1853b effectue une révolution autour de son étoile en seulement 30 heures (contre un an pour la Terre), la plaçant dans ce que les astrophysiciensastrophysiciens appellent le « désert des Neptune chauds ». Dans cette région chaude proche d'une étoile, une exoplanète de la taille de Neptune ne devrait pas exister. Les radiations de l'étoile souffleraient toute l'enveloppe gazeuse de l'exoplanète neptunienne, la transformant en mini-Neptune (comparable à Neptune par sa composition mais bien plus petite) ou en super-Terresuper-Terre (si toute l'enveloppe gazeuse est évaporée et que seul le noyau solidesolide subsiste). Les scientifiques ne connaissent pas la composition exacte de TOI-1853b, mais ils peuvent ainsi déduire, de par sa distance à son étoile, que sa massemasse est probablement dominée par des éléments lourds. Si l'exoplanète défie ce que l'on connaît de la formation de planètes neptuniennes, une nouvelle étude, menée par des scientifiques des universités de Rome TorTor Vergata et de Bristol, propose un scénario impliquant des impacts planétaires géants.
Des impacts géants qui auraient soufflé l'atmosphère de la jeune planète
Selon les modélisationsmodélisations des auteurs de l'étude, le scénario le plus plausible indique que la jeune TOI-1853b aurait été bien plus grosse qu'elle ne l'est aujourd'hui. Sa composition initiale aurait été riche en eau, avec une atmosphèreatmosphère d'éléments légers (hydrogènehydrogène et héliumhélium) entourant un noyau rocheux riche en éléments lourds. Selon le modèle, elle aurait alors ressemblé à Jupiter, avec une densité légèrement supérieure à celle de l'eau. Mais elle aurait alors subi plusieurs fortes collisions avec d'autres planètes, soufflant son eau et son atmosphère dans l'espace pour ne laisser qu'un noyau rocheux, beaucoup plus dense. L'idée n'est d'ailleurs pas aberrante, quand on sait que des impacts planétaires ont déjà eu lieu dans notre Système solaire (amenant par exemple à la formation de la LuneLune, selon la théorie la plus communément acceptée). Les scientifiques proposent un scénario alternatif, selon lequel TOI-1853b aurait pu présenter initialement une orbite fortement excentrique (en forme d'ovale plutôt qu'en forme de cercle) avant de migrer vers son étoile, et de voir son atmosphère soufflée dans l'espace.
Les auteurs espèrent que leurs modèles pourront être pris en compte dans les scénarios de formation d'autres exoplanètes, et feront avancer les recherches sur les planètes neptuniennes et le « désertdésert des Neptune chauds ». Selon une récente étude, de tels scénarios de formation sont d'ailleurs également explorés pour expliquer la formation de TOI-332b, une autre exoplanète neptunienne très massive.
