Les astronomes ont identifié une exoplanète dont l'atmosphère et la forme sortent de l'ordinaire, posant des questions sur son origine. Cette découverte indique des conditions si extrêmes qu'elles remettent en question nos connaissances sur la formation planétaire.
Nommée PSR J2322-2650b, cette exoplanète présente une composition atmosphérique dominée par le carbone et l'hélium, une association unique jamais observée auparavant. Ses nuages ressemblent à de la suie carbonée, et sous les pressions internes intenses, le carbone pourrait se transformer en diamants. D'une masse similaire à Jupiter, sa proximité avec son étoile hôte, une étoile à neutrons, influence profondément sa structure.
Cette illustration artistique montre à quoi pourrait ressembler l'exoplanète PSR J2322-2650b (à gauche) en orbite autour d'une étoile à neutrons en rotation rapide, appelée pulsar (à droite). Les forces gravitationnelles du pulsar, beaucoup plus massif, étirent cette planète de la masse de Jupiter en une forme de citron.
Crédit: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI) L'étoile autour de laquelle tourne cette planète est un pulsar, un résidu stellaire ultra-dense qui émet des rayonnements intenses à intervalles réguliers. Sa masse équivaut à celle du Soleil, mais elle est condensée dans un volume de la taille d'une ville. Cette configuration particulière permet aux scientifiques d'étudier la planète sans être gênés par la luminosité de l'étoile, offrant des données spectroscopiques de haute qualité. Par conséquent, les chercheurs indiquent que cette situation rend l'analyse plus précise que pour les exoplanètes habituelles.
En raison de son orbite très serrée, à seulement 1,6 million de kilomètres, la planète complète une révolution en moins de huit heures. Les modèles indiquent que les forces de marée exercées par le pulsar déforment la planète, lui donnant une allure allongée. Cette situation rappelle ainsi les systèmes 'veuve noire', où un pulsar consume progressivement son compagnon. Néanmoins, dans le cas actuel, l'objet est officiellement classé comme une exoplanète par l'Union Astronomique Internationale.
La formation d'un tel objet reste énigmatique. En effet, les mécanismes habituels de formation planétaire ne semblent pas applicables, compte tenu de la composition riche en carbone. Les chercheurs évoquent l'hypothèse de la cristallisation du carbone en diamants dans les couches internes, mais la présence dominante du carbone dans l'atmosphère remet en question les théories actuelles. Cette étude, acceptée pour publication dans
The Astrophysical Journal Letters, montre l'originalité de cette découverte.
Le télescope spatial James Webb a joué un rôle majeur dans cette avancée. Sa capacité à observer dans l'infrarouge et sa position éloignée de la Terre lui permettent de capturer des signaux très faibles sans interférences thermiques. Cette observation ouvre ainsi la voie à l'étude d'autres systèmes extrêmes et pourrait aider à mieux comprendre la diversité des planètes dans la galaxie. Par la suite, les scientifiques anticipent avec intérêt de nouvelles données pour éclaircir ce cas unique.
Les atmosphères exoplanétaires atypiques
Les atmosphères des exoplanètes montrent une grande diversité, mais celle de PSR J2322-2650b se distingue par sa dominance en carbone et hélium. Habituellement, les atmosphères planétaires contiennent des éléments comme l'hydrogène, l'oxygène ou l'azote, reflétant leur formation à partir de nuages de gaz et de poussières riches en ces composés.
Dans ce cas, l'abondance de carbone évoque une origine différente, peut-être liée à des processus nucléaires ou à l'évaporation d'une étoile compagnon. Les chercheurs pensent que le carbone pourrait provenir de la cristallisation interne sous haute pression, formant des diamants qui remontent à la surface.
L'étude de telles atmosphères permet de tester les modèles de chimie planétaire sous des conditions extrêmes. Elle révèle comment les planètes peuvent survivre à proximité d'objets stellaires violents, élargissant notre vision de la diversité planétaire.