D’après l’astrophysique, les planètes se forment petit à petit, de concert, dans le disque d’accrétion de poussières et de gaz qui se trouve autour de leur étoile. Une exoplanète rocheuse semble avoir grandi dans un autre environnement, après tout le reste de son système, selon une étude.

Loin, très loin de nous, à un peu plus de 116 années-lumière du Système solaire, se trouve une naine rouge nommée LHS 1903 ou TOI-1730 – du nom des catalogues dans lesquels elle est inscrite comme « objet digne d’intérêt ». Plus froide, elle brille moins fort que notre Soleil et est au moins deux fois plus petite que lui.

Cet astre et son environnement ont été observés par divers instruments spatiaux et terrestre. Quatre planètes orbitant toutes relativement proches de leur étoile ont été repérées. La première est rocheuse puis suivent deux gazeuses et, étrangement, la dernière est à nouveau rocheuse, dense et grande. Une surprise pour les scientifiques!

Il existe quatre grandes nomenclatures de systèmes planétaires, mais ces modèles ne prévoient pas de corps rocheux après les gazeux, ou dans de rares cas que les astronomes appellent « mixtes ».

>> Lire : Les systèmes planétaires sont classés en quatre catégories différentes

Les planètes internes de notre système, les plus proches du Soleil, sont rocheuses – Mercure, Vénus, Terre, Mars. Viennent ensuite les externes, qui sont gazeuses – Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Et c’est tout. Cette structure générale, prédite par les théories actuelles de formation planétaire, a été trouvée partout dans l’Univers.

>> Le Système solaire et ses huit planètes : Le Système solaire avec, de droite à gauche: le Soleil, Mercure, Vénus, la Terre et la Lune, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Les couleurs et les tailles sont correctes, mais les distances ne sont pas respectées. [CC4.0/ISRO/ISSDC/Justin Cowart/NASA/ESA - CactiStaccingCrane, MotloAstro, Ardenau4] Le Système solaire avec, de droite à gauche: le Soleil, Mercure, Vénus, la Terre et la Lune, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Les couleurs et les tailles sont correctes, mais les distances ne sont pas respectées. [CC4.0/ISRO/ISSDC/Justin Cowart/NASA/ESA – CactiStaccingCrane, MotloAstro, Ardenau4]

Dans le système LHS 1903, cette quatrième planète rocheuse est une énigme: énorme, elle possède une masse représentant 5 à 6 fois celle de notre Terre. Le très précis télescope spatial CHEOPS de l’ESA – élaboré et construit en grande partie en Suisse par l’UNIBE et l’UNIGE – a servi pour étudier de manière plus approfondie ce monde inhabituel.

LHS 1903-e n’a probablement aucune atmosphère, ou alors une très mince, comme celle de notre planète ou de Vénus: « Elle a la même masse que la troisième planète et devrait avoir plus de gaz qu’elle, mais en a beaucoup moins », remarque Yann Alibert, astrophysicien à l’Université de Berne, qui a participé à l’étude publiée jeudi dans Science.

« Comme toutes les planètes sont assez proches de leur étoile, on aurait pu tabler sur une évaporation de l’atmosphère », rappelle le professeur joint par RTSinfo: « Elle est forte lorsqu’une planète est proche de son astre et diminue plus on s’en éloigne ». Toutefois, ici, ce n’est pas ce qui semble s’être passé: « Les planètes 2 et 3 ont une atmosphère qui ne s’est pas évaporée ».

Un scénario inhabituel

Selon les théories, comme les planètes rocheuses ne se forment généralement pas si loin de leur étoile d’origine, il a fallu essayer de comprendre les mécanismes en jeu: « La planète 4 aurait-elle perdu son atmosphère par un autre phénomène, percutée par un astéroïde, par exemple? Nous avons évacué cette hypothèse, car il s’agit d’un événement dynamique très violent. Or, ici, nous observons des planètes bien alignées, en orbite sur le même plan ».

Les scientifiques imaginent un scénario qui diverge des connaissances actuelles voulant que les planètes se forment peu ou prou en même temps dans le disque protoplanétaire de gaz et de poussières, comme une boule de neige qui grossit au fur et à mesure qu’elle est roulée. Ces embryons planétaires mettent ensuite des millions d’années pour former des corps de tailles et de compositions différentes.

Représentation artistique d'un disque protoplanétaire, avec des poussières et du gaz, autour d'une jeune étoile. [NASA - JPL-Caltech] Représentation artistique d’un disque protoplanétaire, avec des poussières et du gaz, autour d’une jeune étoile. [NASA – JPL-Caltech]

Ici, la dernière planète se serait donc formée bien après toutes les autres: « Cette idée, connue sous le nom de formation planétaire inversée, a été proposée par des scientifiques il y a une dizaine d’années, mais, jusqu’à présent, les preuves n’avaient jamais été aussi solides », précise le communiqué de l’Agence spatiale européenne.

Un cœur nu

« La planète 4 s’est formée à un moment où le gaz du disque avait presque disparu, et donc, même si elle avait été capable de capturer du gaz – comme la troisième, qui en a beaucoup – il n’y en avait plus. Elle s’est retrouvée à l’état de cœur nu, sans enveloppe gazeuse », explique Yann Alibert.

Et le scientifique de conclure que le contraste de densité entre la troisième et la quatrième planète « est étonnant et demande à être compris. Il y a peut-être des choses fondamentales qu’on ne comprend pas dans la formation des systèmes ».

L’étape suivante sera d’observer LHS 1903 et ses planètes avec la crème des télescopes, le James Webb, pour en savoir plus. Astrophysiciennes et -physiciens espèrent aussi découvrir ailleurs dans le cosmos des nomenclatures similaires afin d’éprouver leurs explications.

Stéphanie Jaquet