L’étrange étoile BD+48 740 a-t-elle dévoré une de ses planètes ?

C'est juste un numéro dans un catalogue. Située dans la constellation de Persée, l'étoile BD+48 740 n'a pas de véritable nom mais cela ne l'empêche pas d'intriguer les astronomes. Il s'agit d'une géante rouge, c'est-à-dire d'une étoile plus ou moins semblable, à l'origine, à notre Soleil mais qui en est à une phase plus avancée de son existence. Elle a fusionné en hélium tout l'hydrogène qui se trouvait en son cœur. Or, quand son carburant s'est épuisé, une étoile tente d'en trouver d'autre. Ici, le cœur de l'étoile s'est contracté sous sa propre masse, ce qui a échauffé la couche, encore riche en hydrogène, qui l'entourait. Celle-ci a été portée à une température suffisante pour que les réactions de fusion thermonucléaire s'y déclenchent. Résultat du processus : les couches externes de l'étoile ont pris de l'ampleur, comme un soufflé qui gonfle, et BD+48 740 est devenue une géante rouge, avec un rayon 11 fois plus grand que celui du Soleil, alors que sa masse n'est que de 1,5 fois celle de notre étoile.

Jusque là, il n'y a rien que de très normal pour une étoile vieillissante de ce genre. Mais une équipe hispano-polonaise d'astronomes, en l'observant pendant sept ans dans le cadre d'un programme de surveillance d'étoiles à un stade plus évolué que le Soleil, s'est aperçue de deux bizarreries. Elle les a annoncées en juillet dans un article publié par les Astrophysical Journal Letters. La première concerne l'abondance en lithium de BD+48 740, nettement au-dessus de ce que l'on retrouve normalement chez une géante rouge. Au cours de leur vie, les étoiles ont en effet tendance à présenter de moins en moins de lithium, élément qu'elles transmutent assez aisément en leur sein. Certes, les théoriciens ont imaginé des mécanismes expliquant une teneur élevée en lithium dans les étoiles en fin de course mais les cas sont assez rares.

La seconde bizarrerie ne concerne pas directement BD+48 740 mais la planète qui l'accompagne. Il s'agit d'une géante gazeuse, au moins 1,6 fois plus massive que Jupiter et qui fait le tour de son étoile en 771 jours. Sa particularité est d'avoir une orbite particulièrement elliptique (bien plus que Mercure dont l'excentricité est la plus élevée des planètes du Système solaire) : lorsqu'elle est la plus éloignée de son étoile, elle en est cinq fois plus distante qu'à son point le plus proche. Comme l'explique un des auteurs de l'étude, Andrzej Niedzielski (université Nicolas Copernic de Torun, Pologne), "de telles orbites sont peu communes dans les systèmes planétaires entourant des étoiles évoluées et, en fait, l'orbite de cette planète est la plus elliptique qu'on ait jamais détectée" autour d'une géante rouge.

Une singularité, soit. Deux, cela fait beaucoup se sont dit les astrophysiciens qui, à l'instar du Dr House, n'aiment pas trop les coïncidences dans un tableau clinique. S'il s'agissait plutôt de deux symptômes d'un seul et même phénomène ? Ces chercheurs ont donc réfléchi à l'hypothèse suivante : à l'origine, le système contenait plus d'une planète. Et si, à l'instar des étoiles HAT-P-13 et HD-217107, BD+48 740 avait eu deux compagnons massifs, l'un très proche de lui et l'autre plus éloigné ? Le scénario présenté dans l'étude explique que, lorsqu'elle s'est métamorphosée en géante rouge, cela a eu pour effet de bousculer l'orbite de la planète proche qui s'est mise à spiraler vers l'étoile, jusqu'à pénétrer dans son enveloppe où elle a été consumée. C'est lors de cette "digestion" que le lithium de la planète aurait été transféré à BD+48 740. Suite à cet engloutissement, l'équilibre du système planétaire en aurait été perturbé : le plongeon de la planète la plus proche vers son destin fatal aurait donné comme un coup de fouet à l'orbite de la planète la plus éloignée. D'où sa trajectoire elliptique très particulière.

L'hypothèse est jolie mais il reste encore à trouver les preuves qui la confirmeront. Ce qui est plus sûr, en revanche, c'est le fait que, dans une poignée de milliards d'années, le Soleil aussi se transformera en géante rouge. Il se passera d'abord ce à quoi l'on assiste chez BD+48 740, puis le cœur de notre étoile sera suffisamment chaud (100 millions de degrés) pour que, à son tour, l'hélium fusionne en carbone. Au maximum de son expansion, la géante rouge aura 250 fois son rayon actuel. Elle englobera les orbites actuelles de Mercure, de Vénus et de la Terre. Reste à savoir si notre planète sera toujours à sa place. On a longtemps cru qu'en raison de la perte de masse du Soleil, l'orbite terrestre se distendrait et que notre planète se serait assez éloignée pour ne pas finir dans l'enfer stellaire. Une étude publiée en 2008 est nettement moins optimiste, qui dit que la Terre n'aura pas le temps de se sauver : un complexe jeu de marées et de frictions avec les particules de l'atmosphère solaire la freinera dans sa fuite et l'obligera à un demi-tour, direction l'anéantissement. De toute manière, la température solaire montera tellement d'ici un milliard d'années que les océans s'évaporeront bien avant que le Soleil se mue en géante rouge.

Pierre Barthélémy (@PasseurSciences sur Twitter)