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Parfois, des exoplanètes nomades se sédentariseraient

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On a de bonnes raisons de penser qu'il existe un grand nombre de planètes nomades dans la Voie lactée. Mais certaines d'entre elles cesseraient leur errance en peu de temps, juste après leur formation et leur éjection de leur système planétaire d'origine. Elles pourraient en effet être recapturées par l'une des étoiles de l'amas ouvert où elles sont nées.

Une vision d'artiste d'une exoplanète nomade sédentarisée. © Christine Pulliam (CfA)

Les étoiles de la Voie lactée sont majoritairement des systèmes binaires, voire multiples. Cela provient du fait qu'elles naissent ensemble par fragmentation de nuages moléculaires, dans des pouponnières d’étoiles, donnant par la suite des amas ouverts de jeunes étoiles chaudes. Ces amas, non gravitationnellement liés contrairement aux amas globulaires, ne durent pas. Ainsi, les sœurs du Soleil ne sont plus aujourd'hui dans son environnement proche ; elles se sont dispersées dans la Galaxie depuis des milliards d'années.

Les distances entres les étoiles dispersées dans la Voie lactée sont telles qu'elles ne peuvent pas entrer en collision (sauf bien sûr dans des systèmes binaires, par exemple avec deux naines blanches ou deux étoiles à neutrons) ou se capturer l'une l'autre. On peut raisonnablement conclure que ce qui est vrai pour des étoiles l'est aussi pour des exoplanètes errantes. Les deux exoplanètes découvertes autour de l'étoile HIP 11952 âgée de 12,8 milliards d'années ne sont donc très probablement pas des captures ultérieures d'exoplanètes nomades.


Vous voulez en savoir plus sur les étoiles, les exoplanètes et la Voie lactée : www.dubigbangauvivant.com. © Dubigbangauvivant/YouTube

Toutefois, certaines exoplanètes observées en orbite autour de leur étoile hôte sont à de trop grandes distances pour que leur présence s'explique facilement par une migration planétaire. Une capture serait une meilleure façon d'expliquer leur existence.

Des astrophysiciens viennent de publier un article sur arxiv dans lequel ils supposent que des scénarios de captures sont effectivement plausibles, mais pendant que les étoiles forment un amas ouvert, avec donc des distances entre elles plus faibles.

Une ancienne exoplanète nomade dans le Système solaire ?

Les chercheurs ont en effet conduit des simulations montrant que dans un amas ouvert en train de se disperser, les planètes nomades éjectées par les perturbations gravitationnelles dans un jeune système planétaire, ou du fait des perturbations produites par des étoiles de l'amas, pouvaient être recapturées. Ainsi, si le nombre de planètes nomades égale celui des étoiles de l'amas, alors de 3 à 6 % de ces étoiles seront entourées d'une de ces exoplanètes.

Pour être vraiment certain qu'il s'agit d'une planète nomade qui s'est en quelque sorte sédentarisée à nouveau, il faudrait en trouver une dont les caractéristiques sont impossibles à expliquer à partir d'un disque protoplanétaire. Par exemple, une orbite vraiment lointaine qui soit à la fois très inclinée et rétrograde par rapport aux autres planètes entourant son étoile serait un « smoking gun », comme disent les Anglo-Saxons, de la théorie de la capture des planètes nomades.

Pour le moment, aucun cas vraiment convaincant n'est connu, même si, comme on l'a dit, on a des soupçons pour certaines exoplanètes. Toutefois, on connaît le cas de deux exoplanètes découvertes en 2006, respectivement 14 et 7 fois plus massives que Jupiter, qui orbitent l'une autour de l'autre tout en n'étant pas elles-mêmes gravitationnellement liées à une étoile. Les simulations des deux astrophysiciens sont une façon d'expliquer leur existence.

Notre propre Système solaire possède peut-être lui-même une exoplanète autrefois nomade. On a ainsi proposé l'existence de la planète Tyché.

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