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Exoplanètes : des extrêmophiles cosmiques dans les amas ouverts

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Les étoiles naissent dans des amas ouverts, dont certains mettent des centaines de millions d'années, voire plus, pour se disperser. Kepler a permis de découvrir que même dans ces environnements denses en étoiles, des planètes pouvaient se former et rester en orbite pendant au moins un milliard d'années.

Une image d'artiste montrant les mini-Neptunes découvertes dans un amas ouvert par Kepler. La densité des étoiles dans l'amas NGC 6811 est élevée, mais moins que sur cette image, qui en montre une vision exagérée. © Michael Bachofner

On connaît plus d'un millier d'amas ouverts d'étoiles dans la Voie lactée, et il en resterait beaucoup d'autres à découvrir. L'un des plus célèbres est celui des Pléiades (M45). Contrairement aux amas globulaires, comme Messier 9, qui sont âgés de plus de dix milliards d'années, ces amas contiennent de jeunes étoiles. Elles sont nées dans de gigantesques nuages moléculaires situés dans le disque de notre Galaxie, alors que les amas globulaires sont répartis de façon isotrope autour du bulbe central et dans le halo.

Notre Soleil est né dans l'un des amas ouverts. Beaucoup d'entre eux sont faiblement liés gravitationnellement. Les étoiles se dispersent donc rapidement dans la Voie lactée, de sorte que l'on constate que la moitié des amas ont un âge inférieur à 200 millions d'années. Certains mettent plus de temps à se dissiper, et on estime que moins de 1 % d'entre eux survivent pendant deux milliards d'années.

Des étoiles qui se « frôlent » dans des amas denses

La densité stellaire près du Soleil est d'environ 0,003 étoile par année-lumière cube, mais elle est de 1,5 étoile par année-lumière cube dans un amas ouvert typique. Dans ces conditions, les étoiles dans ces amas ont des orbites chaotiques et passent relativement près les unes des autres. On s'est fort logiquement demandé si des perturbations gravitationnelles aussi fortes et fréquentes (sans oublier le souffle des radiations des jeunes étoiles) inhibaient la formation des exoplanètes dans les amas ouverts denses et vieux.

NGC 6811 est un amas ouvert d'étoiles situé dans la constellation du Cygne. À environ 3.000 années-lumière du Soleil, il fait partie du champ d'étoiles observées par Kepler. © Anthony Ayiomamitis

Pour répondre à cette question, les astrophysiciens ont utilisé les instruments de Kepler -- lorsque celui-ci était encore opérationnel -- pour tenter de découvrir des transits planétaires dans l'amas NGC 6811, situé à environ 3.000 années-lumière de la Terre. Ils viennent de publier un article dans Nature annonçant que le télescope spatial avait bel et bien découvert des exoplanètes dans cet amas ouvert.

Des extrêmophiles cosmiques

Il s'agit de deux mini-Neptunes, baptisées Kepler-66b et Kepler-67b. En effet, leur rayon est inférieur à trois fois celui de la Terre, soit environ les trois quarts de la taille de Neptune. Elles sont en orbite autour d'étoiles de type solaire. Kepler-66b et Kepler-67b sont les plus petites planètes que l'on ait trouvées dans un amas d'étoiles et les premières planètes découvertes par la méthode du transit planétaire dans un amas, ce qui a permis de connaître leur taille.

Vu le nombre d'étoiles observées par Kepler dans NGC 6811, la détection de deux exoplanètes implique que leur occurrence dans les amas ouverts est aussi fréquente que dans le reste de la Voie lactée. Søren Meibom, l'un des astronomes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) et coauteur de cette découverte, précise tout de même que pour lui : « Ces planètes sont de vrais extrêmophiles cosmiques. Les données de Kepler montrent en effet que de petites planètes peuvent se former et survivre pendant au moins un milliard d'années, même dans un environnement chaotique et hostile. »

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