Coup de pied cosmique : des orphelines tièdes nées de la mort des étoiles ✛
Tel un mécanisme d'horlogerie des plus délicats, un système multi-planètes réagit avec sensibilité à la moindre secousse. Et lorsque l'étoile au cœur de ce mécanisme meurt, perdant son enveloppe et se transformant en naine blanche, même un modeste coup de pied de 0,75 km/s peut déclencher une cascade d'événements éjectant des mondes entiers dans le vide interstellaire. C'est ce scénario que des astrophysiciens ont récemment décrit, proposant un nouveau canal pour alimenter la population de planètes flottantes (FFP) dans notre galaxie.
[caption]Après la secousse, jusqu'à la moitié des systèmes à plusieurs planètes deviennent instables. Dans le système solaire externe, la paire Uranus–Neptune a 50 % de chances d'être perturbée lors d'un événement similaire.[/caption]
La secousse, qui se produit lors de la naissance d'une naine blanche en raison d'une perte de masse asymétrique au stade de la branche asymptotique des géantes, ne déchire directement les orbites que de 1,3 % des exoplanètes connues — c'est une conséquence de la sélection observationnelle : la méthode du transit des missions comme Kepler (dirigée par William Borucki) et TESS ne détecte que les planètes proches de leurs étoiles. Mais dans les systèmes à plusieurs mondes, une faible secousse déclenche une instabilité gravitationnelle : les orbites se croisent, les planètes entrent en collision ou sont éjectées. Des simulations numériques de 53 systèmes réels ont montré que sur 5 millions d'années d'évolution, l'éjection se produit dans 47 % des cas. Ainsi, l'horloge stellaire se désagrège, dispersant ses engrenages — les planètes.
Avant même leur exil, ces mondes baignent dans le rayonnement infrarouge de l'étoile mourante. Pour une planète de type Jupiter, la température peut atteindre 700 K, soit plus élevée qu'à la surface de Vénus. Après l'éjection, elle refroidit selon une loi de puissance, restant plus chaude que 400 K plus longtemps que n'existe la civilisation humaine. De tels vagabonds tièdes sont des cibles idéales pour la lentille gravitationnelle, en particulier en combinaison avec les observations infrarouges de James Webb et les données d'archives de Hubble. Ils s'éloignent lentement de leur étoile parente, et la moitié d'entre eux sont encore visibles à moins de 5 parsecs après 8 millions d'années.
[caption]Un Jupiter éjecté refroidit pendant des millions d'années, restant chaud — plus chaud que la surface de Mercure, et ce malgré le froid absolu de l'espace.[/caption]
Le futur relevé de la galaxie par le télescope Roman révélera des milliers de nouvelles FFP précisément grâce à la lentille gravitationnelle, et l'identification de la sous-population née des secousses de naines blanches deviendra possible lors d'une recherche ciblée des excès thermiques. Cela change l'approche de la classification des mondes solitaires et relie la dynamique des systèmes planétaires aux étapes finales de l'évolution stellaire. À mesure que la galaxie vieillit, la part de ce canal ne fera qu'augmenter, alimentant le milieu interstellaire en anciennes lunes et géantes. Les futurs instruments de spectroscopie aideront à les distinguer par leur composition chimique et leur température, transformant les orphelins cosmiques en un objet à part entière d'études démographiques.
Si le Soleil se transformait en naine blanche à l'instant même, Jupiter serait chauffé à 700 K — plus chaud que la surface de Vénus — et resterait chaud plus longtemps que n'existe la civilisation humaine.