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Les orbites des exoplanètes seraient coplanaires comme dans le Système solaire

ActualitéClassé sous :Astronomie , HARPS , Kepler

Les superterres sont communes dans la Voie lactée mais les systèmes d'exoplanètes ressemblent-ils à notre Système solaire avec des orbites presque coplanaires pour les planètes principales ? En utilisant les données de Kepler et du célèbre spectrographe Harps de l'ESO, un groupe d'astronomes pense avoir la réponse. Notre Système solaire ne serait pas une exception.

Harps (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) est le spectrographe équipant le télescope de 3,6 m de l'ESO à La Silla, utilisé pour détecter les exoplanètes. © Eso

La découverte des exoplanètes nous a démontré que la formation d'un cortège planétaire autour d'une étoile était bien la règle dans la Voie lactée. Il semble même que ce processus ait commencé très tôt dans l'histoire de la Galaxie, comme le prouve l'exemple du système d'exoplanètes autour de HIP 11952. Mais des simulations numériques basées sur certains scénarios cosmogoniques laissaient penser que le bel ordonnancement des orbites des principales planètes du Système solaire, c'est-à-dire des orbites presque coplanaires et avec des vitesses angulaires de même signe, était peut-être peu fréquent.

On observe certes de nombreux disques protoplanétaires, ce qui veut dire que l'on peut effectivement s'attendre à ce que les orbites des exoplanètes soient bien similaires à celles du Système solaire. Mais il faut être prudent car selon la même logique on ne s'attendait pas à trouver des Jupiter chaudes. Et puis, il y a la résonance de Kozai.

Une vue d'artiste de Kepler observant un transit planétaire. © Nasa

Dans le cadre de la résonance de Kozai et dans le cas du mouvement de trois corps célestes, il peut survenir un échange entre l'excentricité et l'inclinaison de  l'orbite d'un de ces corps. Ainsi, une orbite faiblement inclinée mais très excentrique peut devenir fortement inclinée mais proche d'un cercle, et inversement.

Le décryptage des observations de Kepler et Harps

La solution la plus simple pour en avoir le cœur net est d'analyser statistiquement les données sur toutes les exoplanètes découvertes, et il y en a plus de 750. Pour cela, un groupe d'astronomes de l'équipe ExoEarths (Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, CAUP), en collaboration avec des membres de l'université de Genève dont Michel Mayor, le codécouvreur de Pegasi 51, ont mis à profit les observations de transit faites par Kepler et les détections d'exoplanètes réalisées avec le spectrographe Harps (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher).

La méthode des transits ne permet que de détecter des exoplanètes passant devant leur soleil du point de vue d'un observateur terrestre. La méthode des vitesses radiales n'a pas cette limitation et permet de déceler un astre en orbite autour d'une étoile, quelle que soit l'orientation du plan de son orbite relativement au même observateur. C'est celle qui est utilisée avec Harps.


Une illustration d'un système planétaire avec des orbites non coplanaires. © CAUPTV-YouTube

Comme indiqué dans l'article déposé sur arxiv, les astronomes ont simulé divers systèmes d'exoplanètes et comparé les statistiques obtenues avec les observations de Kepler et Harps. Une détection d'exoplanète par la méthode des vitesses radiales donnant la période de son orbite, il est possible d'en déduire, si on l'observe dans son plan orbital, quand un transit va se produire. On peut donc en théorie déterminer la présence ou non d'une orbite non coplanaire dans certains cas.

Au final, les chercheurs ont constaté que les simulations qui concordent le mieux avec la réalité sont celles où les orbites des exoplanètes sont presque coplanaires. Voilà qui confirme donc bien la théorie de la formation des planètes au sein d'un disque de poussière et de gaz. Mais surtout, cela permet de penser que, du point de vue des plans orbitaux, notre Système solaire n'est pas une exception. Une donnée évidemment importante pour la compréhension de la formation des planètes en général, mais nul doute que les exobiologistes sauront aussi l'apprécier alors que l'on découvre que les superterres sont légion.

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