Les Planetes

Retournement des théories de la formation planétaire

Dans le cadre du « RAS National Astronomy Meeting (NAM2010) » la découverte de neuf nouvelles planètes à transit vient d’être annoncée. En combinant ces nouveaux résultats avec de précédentes observations d’exoplanètes en transit, les astronomes ont été surpris de découvrir que six exoplanètes (parmi un échantillon plus large en comprenant 27) ont été détectées orbitant dans le sens opposé à celui de la rotation de leur étoile hôte – soit exactement l’inverse de ce que l’on peut observer dans notre Système solaire. Avec ces nouvelles découvertes, les astronomes sont confrontés à une remise en cause sérieuse et inattendue des modèles de formation planétaire actuellement en vigueur. Elles laissent également supposer que les systèmes comportant des exoplanètes de type Jupiter chaud ne contiennent probablement pas de planète semblable à la Terre.
Galerie d’exoplanètes à orbite rétrograde

Galerie d’exoplanètes à orbite rétrograde

“Nous lançons une véritable bombe dans le champ des exoplanètes” déclare Amaury Triaud, un étudiant en thèse à l’Observatoire de Genève qui a dirigé la plus grande partie de ces campagnes d’observation avec Andrew Cameron et Didier Queloz.

Les astronomes pensent que les planètes se forment dans les disques de poussière et de gaz qui entourent les jeunes étoiles. Ces disques protoplanétaires tournent dans le même sens que leur étoile et l’on supposait jusqu’à maintenant que toutes les planètes formées dans le disque étaient plus ou moins en orbite dans le même plan et qu’elles se déplaçaient sur leur orbite dans le même sens que celui de la rotation de leur étoile. C’est notamment le cas pour les planètes du Système solaire.

Suite à la première détection des neuf planètes avec la caméra « Wide Angle Search for Planets (WASP), cette équipe d’astronomes a utilisé le spectrographe HARPS sur le télescope de 3,6 mètres de diamètre de l’ESO à l’Observatoire de La Silla au Chili, avec des données du télescope Suisse Euler, également installé à La Silla ainsi que des données provenant d’autres télescopes, afin de confirmer la découverte de ces exoplanètes détectées à la fois dans la nouvelle et l’ancienne campagne d’observation et de les caractériser.

Étonnamment, quand les astronomes de cette équipe ont combiné les nouvelles données avec les anciennes observations ils ont trouvé que les orbites de plus de la moitié de tous les Jupiters chauds étudiés n’étaient pas alignées avec l’axe de rotation de leurs planètes. Ils ont même découvert que six exoplanètes de cette longue étude (parmi lesquelles deux sont de nouvelles découvertes) avaient un mouvement rétrograde : elles tournent autour de leurs étoiles dans la « mauvaise » direction.

« Ces nouveaux résultats défient réellement la pensée conventionnelle qui veut que les planètes doivent toujours être en orbite dans la même direction que celle de la rotation de leur étoile, » précise Andrew Cameron de l’Université de St Andrews, qui présente ces nouveaux résultats au « RAS National Astronomy Meeting (NAM2010) » à Glasgow cette semaine.

Depuis la découverte des premiers Jupiters chauds, il y a quinze ans, leur origine est restée une énigme. Ce sont des planètes ayant une masse équivalente ou supérieure à celle de Jupiter, mais dont l’orbite est beaucoup plus proche de leur soleil. Les astronomes pensent que les cœurs des planètes géantes se forment à partir d’un mélange de particules de glace et de roche que l’on trouve uniquement dans les confins des systèmes planétaires. Les Jupiters chauds se formeraient donc loin de leur étoile et migreraient par la suite vers l’intérieur afin de se mettre en orbite beaucoup plus près de leur étoile. De nombreux astronomes pensent que cela est dû aux interactions gravitationnelles avec le disque de poussière au sein duquel ces planètes se sont formées. Ce scénario ce déroule sur quelques millions d’années et aboutit à une orbite alignée avec l’axe de rotation de l’étoile « hôte ». Il permet également la formation ultérieure de planètes rocheuses comme la Terre, mais ceci ne permet malheureusement pas de rendre compte des nouvelles observations.

Pour prendre en compte les nouvelles planètes rétrogrades, une théorie alternative de migration suggère que la proximité des Jupiters chauds de leur étoile n’est absolument pas due aux interactions avec le disque de poussière, mais à un lent processus d’évolution impliquant une lutte acharnée de forces gravitationnelles avec des planètes plus distantes ou des compagnons stellaires, s’étendant sur des centaines de millions d’années. Ces « perturbations » propulsent ainsi une planète géante sur une orbite allongée et inclinée. Cette planète va alors subir les effets de marées, perdant de l’énergie à chaque fois qu’elle s’approche de son étoile. Elle pourrait finalement se retrouver positionnée proche de son étoile, sur une orbite pratiquement circulaire, mais dont l’inclinaison est aléatoire. « Un effet secondaire spectaculaire de ce processus est qu’il pourrait anéantir une planète semblable à la Terre dans ce système planétaire, » déclare Didier Queloz de l’Observatoire de Genève.

Des compagnons plus distants et plus massifs ont d’ores et déjà été détectés dans le cas de deux des nouvelles planètes rétrogrades découvertes, ce qui pourrait potentiellement être la cause de ce bouleversement. Ces nouveaux résultats pourraient déclencher une recherche intensive de nouveaux corps dans d’autres systèmes planétaires.

source: ESO
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