Etoiles ratées ou planètes supermassives ?
La frontière entre naines brunes et planètes: une affaire de masse
Etoile ou planète ? Il n’est pas si facile de s’y retrouver. En principe, la distinction est claire : une étoile produit de l’énergie par réactions de fusion thermonucléaire, une planète non. C’est ainsi que le Soleil brille, en transformant de l’hydrogène en hélium, comme la plupart des étoiles; alors que les planètes qui l’accompagnent ne sont lumineuses que parce quelles réfléchissent sa lumière. Revenons au début: la naissance d’une étoile. Un petit «grumeau» dans un nuage interstellaire s’effondre sur lui-même sous l’effet de sa propre gravité. Son cœur devient de plus en plus dense et de plus en plus chaud. Si le grumeau de départ est assez massif, le centre de la protoétoile s’échauffe assez pour que les réactions thermonucléaires puissent démarrer. Pour la fusion de l’hydrogène en hélium, il faut atteindre une dizaine de millions de degrés, ce qui nécessite une masse de l’ordre de 0,08 la masse solaire (Mo) ou 80 fois celle de Jupiter. Pas de doute dans ce cas, il s’agit bien d’une étoile.
Les plus petites étoiles qui fonctionnent à l’hydrogène s’appellent des naines rouges. Au-dessous de cette masse, pas de fusion de l’hydrogène, mais des réactions de fusion de l’isotope lourd de l’hydrogène, le deutérium- peuvent s’amorcer. On obtient alors une naine brune, un astre dont il est difficile de dire si on doit l’appeler étoile ou pas… Une naine brune brille faiblement (10000 fois moins que le Soleil!), mais pendant des milliards d’années… De toutes façons, en dessous de treize fois la masse de Jupiter, soit un centième de masse solaire, la température centrale de l’objet n’est pas assez élevée, pas de fusion du deutérium : ce n’est plus une naine brune, mais une planète !
Tout corps dont la masse est inférieure à la limite fatidique de 13 Mj serait donc une planète. Mais cette définition n’est-elle pas un peu bizarre? Une planète n’est-elle pas, par nature, un corps en orbite autour d’une étoile ? Pourrait-il exister, flottant dans l’espace interstellaire, des planètes qui ne seraient en orbite autour d’aucun corps? Certains chercheurs pensent effectivement avoir découvert des planètes « flottantes » ; mais en l’absence de mesure précise de la masse de ces objets, il est difficile de conclure.
Une planète serait-elle simplement une naine brune ratée? Une étoile doublement ratée, en quelque sorte ? Les observations suggèrent qu’en fait, naines brunes et planètes sont vraiment des astres de nature différente. En témoigne le «désert des naines brunes»: quand on recherche quels types de compagnons ont les étoiles de type solaire, on trouve beaucoup moins d’objets entre 0,01 Mo et 0,08 Moque dans la zone des planètes (moins de 0,01 Mo) et dans la zone des étoiles (plus de 0,08 Ma Cette séparation nette entre étoile et planète nous renvoie au mode de formation différent de ces deux types d’astres : par effondrement gravitationnel dans le cas des étoiles, par accrétion de matière sur un embryon rocheux dans un disque de gaz et de poussières dans le cas des planètes.
Mais attention! Certaines des exoplanètes les plus massives pourraient cependant être des naines brunes, puisque la méthode des vitesses radiales ne donne la masse qu’à un facteur d’inclinaison près.
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