Un Jupiter chaud et sa voisine, une mini-Neptune, défiaient les astronomes depuis 2020. Le télescope spatial James Webb lève le voile sur leur surprenante histoire commune.
À 190 années-lumière de la Terre, le système stellaire TOI-1130 intrigue la communauté scientifique. Il abrite un Jupiter chaud, une géante gazeuse typiquement solitaire, et une mini-Neptune orbitant encore plus près de l'étoile.Découvert en 2020 grâce au satellite TESS, ce système défiait les modèles de formation planétaire, parce que la gravité d'un Jupiter chaud devrait éjecter tout compagnon si proche.
Comment expliquer une telle cohabitation ?
La clé du mystère réside dans l'atmosphère de la plus petite planète, TOI-1130b. Grâce aux observations du télescope James Webb, une équipe internationale dirigée par le MIT a pu analyser la composition de son atmosphère.
Publiés dans l'Astrophysical Journal Letters, les résultats révèlent une atmosphère lourde, riche en vapeur d'eau, dioxyde de carbone et dioxyde de soufre. Une telle composition est impossible si la planète s'était formée si près de son étoile, où seuls les éléments légers comme l'hydrogène et l'hélium domineraient.
Cette découverte suggère que la mini-Neptune et son compagnon massif se sont formés bien plus loin, dans la région froide du disque protoplanétaire, au-delà de la ligne de gel.
Saugata Barat, chercheur au MIT et auteur principal de l'étude, souligne : " C'est la première fois que nous observons l'atmosphère d'une planète située à l'intérieur de l'orbite d'un Jupiter chaud. "
Quelle est l'histoire de leur migration ?
L'hypothèse privilégiée est celle d'une migration conjointe. Les deux planètes se seraient formées dans les confins glacés du système, accumulant des atmosphères riches en glace et autres composés volatils. Au fil du temps, elles auraient été attirées progressivement vers leur étoile.
Ce voyage en tandem leur a permis de rester liées par une résonance orbitale (la mini-Neptune effectue deux orbites pour chaque orbite du Jupiter chaud), préservant ainsi leur configuration unique.
Chelsea X. Huang, qui a découvert le système, le qualifie d'unique en son genre. Normalement, les Jupiters chauds sont " si massifs, et leur gravité si forte, que tout ce qui se trouve à l'intérieur de leur orbite est simplement éjecté ". La survie de TOI-1130b est la preuve du processus de migration graduelle.
Du nouveau pour les mini-Neptunes
Cette analyse confirme l'existence d'un nouveau canal de formation pour les mini-Neptunes, le type de planète le plus courant dans notre galaxie. Jusqu'à présent, leur présence si près d'une étoile restait un puzzle. L'étude du système TOI-1130 montre qu'elles peuvent se former dans des zones froides et migrer vers l'intérieur, conservant leur atmosphère dense.
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