Les astronomes sont confrontés à un mystère persistant : un trio d’exoplanètes de très faible densité, en orbite autour d’une étoile lointaine, reste obscurci par une brume si épaisse que même le puissant télescope spatial James Webb (JWST) ne peut pas le pénétrer. Ces mondes, surnommés « planètes en barbe à papa » en raison de leurs densités exceptionnellement faibles, remettent en question la compréhension actuelle de la formation planétaire.
L’énigmatique système Kepler-51
Les planètes – Kepler-51b, c et d – résident à 2 615 années-lumière dans un système de quatre planètes. Ils ont été initialement découverts grâce au télescope spatial Kepler de la NASA, qui les a détectés passant devant leur étoile. Les mesures de la taille et de la masse des planètes révèlent une anomalie : elles sont comparables en taille à Saturne, mais ne possèdent qu’une fraction de sa masse.
Plus précisément, les planètes 51b, c et d ont des rayons 7,1, 9 et 9,7 fois supérieurs à ceux de la Terre, alors que leurs masses ne sont respectivement que de 3,7, 5,6 et 5,6 fois la masse de la Terre. Saturne, en comparaison, a une masse 95 fois supérieure à celle de la Terre. Cela les rend inhabituellement moelleux, avec des densités plus proches du sucre filé que des planètes rocheuses ou gazeuses.
Le problème avec la brume
Les tentatives d’analyse de l’atmosphère de ces planètes à l’aide du télescope spatial Hubble et du JWST ont échoué. La brume entourant Kepler-51d est si dense que l’analyse spectroscopique, qui repose sur l’identification de l’empreinte chimique des molécules atmosphériques, n’a donné aucun résultat.
“La lumière d’une étoile est filtrée à travers l’atmosphère de la planète avant d’atteindre nos télescopes”, a expliqué Jessica Libby-Roberts de l’Université de Tampa. “Si nous regardons sur une gamme de longueurs d’onde… nous obtenons une sorte d’empreinte digitale de l’atmosphère de la planète qui révèle sa composition.” Cependant, aucune empreinte digitale de ce type n’a émergé, ce qui suggère que la brume éclipse tous les signaux atmosphériques sous-jacents.
Pourquoi c’est important
L’existence de ces planètes à très faible densité met à mal les modèles actuels de formation de géantes gazeuses. Les géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne se forment autour de noyaux denses qui attirent gravitationnellement les gaz du disque protoplanétaire environnant. Les planètes de Kepler-51 semblent cependant avoir de petits noyaux et des atmosphères gonflées – une combinaison qui défie toute explication.
Le système est également relativement jeune (environ 500 millions d’années), ce qui laisse penser que les planètes se trouvent dans un état de transition. L’activité de l’étoile pourrait éliminer les gaz extérieurs, ce qui signifie que ces mondes pourraient ne pas rester aussi pelucheux longtemps.
L’avenir de la recherche
Une autre équipe analyse actuellement l’atmosphère de Kepler-51b à l’aide de l’instrument NIRSpec de JWST. En cas de succès, ces observations pourraient fournir des indices sur les origines des trois planètes étranges du système. Pour l’instant, le mystère des « planètes barbe à papa » reste entier, mettant en lumière le vaste inconnu qui se cache encore dans le cosmos.
Le système Kepler-51 présente un défi unique aux planétologues : comment des géantes gazeuses peuvent-elles se former avec des densités aussi faibles et des atmosphères aussi épaisses ? D’autres observations seront cruciales pour résoudre cette énigme cosmique.
