Les astronomes sont intrigués par l’existence de géantes gazeuses massives en orbite autour d’étoiles lointaines, des planètes si grandes et si étendues qu’elles défient les explications conventionnelles sur la formation des planètes. De nouvelles recherches, utilisant les données du télescope spatial James Webb (JWST), se sont concentrées sur trois de ces « super-Jupiters » situés à 130 années-lumière, révélant des compositions atmosphériques qui remettent en question les théories dominantes.
Le puzzle des géants lointains
Les planètes en question gravitent autour de HR 8799, une étoile de la constellation de Pégase, et ont une masse de 5 à 10 fois supérieure à celle de Jupiter. Leurs orbites sont également exceptionnellement larges, s’étendant sur 15 à 70 unités astronomiques (UA), ce qui signifie qu’elles sont 15 à 70 fois plus éloignées de leur étoile que la Terre ne l’est du Soleil.
Le modèle standard de formation de géantes gazeuses, l’accrétion du noyau, suggère que les planètes se développent à partir d’amas solides dans un disque protoplanétaire, accumulant progressivement du gaz. À de si grandes distances, ce processus devrait être trop lent : les disques se dissipent avant que ces mondes ne puissent rassembler suffisamment de masse. Un effondrement gravitationnel alternatif (comme la formation des naines brunes) nécessiterait des conditions différentes.
JWST révèle les signatures de soufre
Pour distinguer ces scénarios, l’équipe de recherche a analysé les atmosphères des trois planètes les plus intérieures de HR 8799, à la recherche de soufre, un élément enfermé dans des grains solides lors de la formation des planètes. La détection de soufre indiquerait une accrétion de matière solide.
La haute sensibilité de JWST a permis aux chercheurs d’isoler les faibles signaux planétaires de l’éblouissement de l’étoile, révélant ainsi des preuves solides de sulfure d’hydrogène sur les planètes HR 8799 c et d, avec un enrichissement en soufre similaire sur les trois. Cela suggère que les planètes se sont formées comme Jupiter, bien qu’elles soient nettement plus massives.
Efficacité inattendue
La découverte est surprenante car les planètes présentent des niveaux élevés d’éléments lourds (carbone, oxygène et soufre) par rapport à leur étoile, ce qui implique une incorporation de matière solide inhabituellement efficace.
“La formation planétaire ne devrait pas être aussi efficace”, note l’astronome Michael Meyer, soulignant l’énigme. Les données suggèrent que ces planètes se sont formées rapidement, défiant les attentes d’environnements lointains et froids.
Implications et recherches futures
Les résultats soulèvent des questions sur les limites de l’accrétion du noyau et sur la question de savoir si l’effondrement gravitationnel pourrait jouer un rôle plus important qu’on ne le pensait auparavant dans la formation de géantes gazeuses massives et lointaines. Une enquête plus approfondie sur d’autres systèmes est nécessaire pour déterminer si HR 8799 représente une anomalie ou un phénomène courant.
“C’est une énigme. Nous nous retrouvons vraiment face à un mystère”, conclut Meyer, soulignant la nécessité de recherches plus approfondies pour élucider la formation de ces exoplanètes colossales.
