gov-civil-vilareal.ptUne planète peut-elle être plus grosse que son étoile ?
>Je reçois des questions.
Après avoir posté un article ici sur le blog à propos d'une planète 'superbouffée' de densité extrêmement faible, j'ai eu une question intéressante sur Twitter :
['Avons-nous déjà trouvé une exoplanète plus grande que son étoile hôte ? Est-ce possible?']
Ma première réaction a été : 'Oui ! En quelque sorte.' Et puis j'y ai réfléchi un peu plus et j'ai réalisé que la réponse était en fait : « Oui ! Mais si vous voulez parler d'une étoile comme le Soleil, c'est peu probable.
Expliquer ce serait un peu trop pour Twitter, mais il se trouve que j'ai un blog ! Voici donc plus à ce sujet.
Cette première réaction de en quelque sorte était dû à la réflexion sur une naine blanche . C'est le vestige d'une étoile qui était autrefois comme le Soleil mais qui est morte, perdant ses couches externes et ne laissant que le noyau derrière. Ce noyau - la naine blanche - n'a que la taille de la Terre. Si l'étoile avait des planètes plus grosses que la Terre en orbite avant sa mort, il est possible que certains survivent , et vous obtenez une planète plus grosse que son étoile. En fait, nous avons vu un système comme celui-ci, alors oui, cela peut arriver, et nous avons terminé. Peasy facile.
Oeuvre représentant la naine blanche WD 1856 et sa planète massive, bien plus grande que l'étoile elle-même. Crédit: Centre de vol spatial Goddard NASA/JPL-Caltech/NASA
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Sauf qu'une naine blanche n'est pas une star comme le soleil , Plus maintenant. Alors peut-être que ça ne compte pas. Cela m'amène à ma deuxième réaction, où une planète est plus grosse que son étoile pour une étoile comme le Soleil.
Quelle est la différence? Une naine blanche est morte, elle ne crée plus d'énergie, elle reste assise là à se rafraîchir. Le Soleil fusionne toujours de l'hydrogène en hélium dans son noyau d'une manière agréable et stable , comme il l'a fait pendant plus de quatre milliards d'années et comme il le fera pendant environ 6 ou 7 milliards d'années de plus. Des étoiles comme celle-ci s'appellent étoiles de la séquence principale , pour des raisons historiques (vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans mon épisode d'Astronomie Crash Course sur les étoiles ).
Le Soleil fait dix fois le diamètre de Jupiter, et il s'avère que vous ne pouvez pas avoir de planètes beaucoup plus grosses que Jupiter. Si vous leur ajoutez de la masse, ils deviennent plus petits, pas plus gros. Il est donc clair que vous ne pouvez pas avoir une planète plus grosse que le Soleil.
Et les petites étoiles ? Les plus petites étoiles sont de faibles naines rouges, à peine assez massives pour maintenir la fusion dans leur noyau, et la plus petite qu'elles puissent obtenir est, eh bien, assez petite.
EBLM J0555-57Ab comparé à Jupiter, Saturne et la très petite étoile naine rouge TRAPPIST-1. Crédit: L'université de Cambridge
On a récemment découvert quelques étoiles qui sont les plus petites connues. L'un s'appelle EBLM J0555-57Ab et l'autre 2MASS J05233822-1403022. Si les conclusions basées sur les observations sont correctes, les deux sont à peine assez massifs pour fusionner l'hydrogène en hélium dans leurs noyaux - il faut environ 0,077 fois la masse du Soleil pour le faire, soit environ 75 fois la masse de Jupiter. Ces deux étoiles sont juste au-dessus de cette limite, pour autant que nous puissions en juger.
Donc ce sont de vraies stars, mais elles sont petit . Les deux sont plus petits que Jupiter, et EBLM J0555-57Ab n'a que la taille de Saturne !
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On voit donc tout de suite que les étoiles peuvent avoir des planètes plus grosses qu'elles ne le sont.
La taille de TRAPPIST-1 et de ses planètes par rapport à Jupiter et ses lunes, et le Soleil et nos planètes. Crédit: ESO / O. Furtak
Théoriquement . En pratique, c'est certainement au mieux très rare. Nous avons observé suffisamment d'exoplanètes - des mondes en orbite autour d'autres étoiles - pour voir de nombreuses tendances en termes de taille, de masse, etc. Une chose qui ressort des données est que les naines rouges ont tendance à ne pas avoir de géantes gazeuses en orbite. Certains le font, mais ils ont généralement des planètes plus petites, d'autres comme la Terre (ce que nous appelons planètes terrestres ). Certains en ont beaucoup comme ça, comme TRAPPIST-1, qui a sept planètes de la taille de la Terre en orbite.
Les géantes gazeuses autour des naines rouges sont rares ; peut-être qu'une petite étoile sur cent a des planètes géantes (Remarque : pour être juste, cette étude a été réalisée avec candidat exoplanètes, celles qui n'ont pas encore été confirmées… mais en regardant la liste des exoplanètes géantes connues autour des étoiles de faible masse , les chiffres sont en effet très faibles, statistiquement parlant).
Et ça risque d'empirer. Les étoiles les plus petites sont également les plus sombres, ce qui signifie qu'elles sont extrêmement difficiles à détecter. Cela rend également difficile de savoir s'ils ont des planètes en orbite autour d'eux. Nous ne savons pas s'ils sont doués pour faire des planètes, encore moins des géantes par rapport aux terrestres. Si la tendance observée jusqu'à présent se poursuit, il est encore moins probable que ces extrêmement ampoules faibles pour avoir des planètes géantes gazeuses que pour les naines rouges un peu plus grandes (vraiment, moins petites).
Il est donc possible qu'un tel système où la planète soit plus grosse que l'étoile existe, mais ils sont statistiquement très rares.
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D'un autre côté, les naines rouges sont de loin le type d'étoile le plus courant dans la galaxie, représentant environ 70% de toutes les étoiles. Ainsi, même si les très petites naines rouges sont rares, il y en a encore beaucoup des milliards d'entre eux dans la galaxie. Si la fraction d'entre eux qui a une géante gazeuse en orbite est petite, cela pourrait quand même signifier qu'un grand nombre de ces systèmes existent au total.
Alors voilà. Une réponse réelle rare en astronomie : Oui, une planète peut être plus grosse que son étoile !
C'est un Univers étrange. Cela le rend plus intéressant, cependant.
[Mes remerciements à mon ami Dr. Jessie Christensen pour son aide avec la base de données des exoplanètes .]
