Des astronomes utilisant le télescope spatial James Webb ont détecté du soufre dans les atmosphères de grosses exoplanètes du système HR 8799, suggérant qu'elles se sont formées par accrétion de cœur similaire à Jupiter. Cette découverte remet en question les modèles précédents, ces planètes étant cinq à dix fois plus massives que Jupiter et orbitant beaucoup plus loin de leur étoile. La découverte a été menée par des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego et publiée dans Nature Astronomy.
Le système stellaire HR 8799, situé à environ 133 années-lumière dans la constellation de Pégase, contient quatre géantes gazeuses chacune entre cinq et dix fois la masse de Jupiter. Ces planètes orbitent leur étoile à des distances de 15 à 70 unités astronomiques, bien au-delà de ce que prédisaient les modèles antérieurs pour la formation par accrétion de cœur, où un cœur solide se construit à partir de poussière et de glace avant d'accréter du gaz. Une équipe dirigée par Jean-Baptiste Ruffio, scientifique de recherche à l'Université de Californie à San Diego, a analysé des données JWST pour étudier les atmosphères de trois planètes internes du système. En utilisant la spectroscopie, ils ont identifié des signatures de soufre, y compris du sulfure d'hydrogène sur HR 8799 c, et probablement sur les deux autres. La présence d'éléments réfractaires comme le soufre indique que les planètes se sont formées par accrétion de cœur plutôt que par instabilité gravitationnelle, qui ressemblerait à la formation de naines brunes. «Avec sa sensibilité sans précédent, JWST permet l'étude la plus détaillée des atmosphères de ces planètes, nous donnant des indices sur leurs voies de formation. Avec la détection de soufre, nous pouvons inférer que les planètes HR 8799 se sont probablement formées de manière similaire à Jupiter malgré d'être cinq à dix fois plus massives, ce qui était inattendu», a déclaré Ruffio. Le système est jeune, âgé d'environ 30 millions d'années, permettant une détection plus claire de la chaleur de formation. Les planètes montrent également des niveaux plus élevés d'éléments lourds tels que le carbone et l'oxygène par rapport à leur étoile hôte, soutenant des origines planétaires. Quinn Konopacky, professeur d'astronomie et d'astrophysique à l'UC San Diego, a noté : «Il y a de nombreux modèles de formation planétaire à considérer. Je pense que cela montre que les anciens modèles d'accrétion de cœur sont obsolètes. Et parmi les modèles plus récents, nous regardons ceux où les géantes gazeuses peuvent former des cœurs solides très loin de leur étoile.» Ruffio a ajouté : «Je pense que la question est, quelle peut être la taille d'une planète ? Une planète peut-elle avoir 15, 20, 30 fois la masse de Jupiter et s'être encore formée comme une planète ? Où se situe la transition entre formation planétaire et formation de naines brunes ?» HR 8799 est le seul système connu imagé directement avec quatre géantes gazeuses aussi massives, bien que d'autres avec moins de grands compagnons existent. La recherche a été soutenue par la NASA.
