Sur cette vue d'artiste figure une planète de type Jupiter chaude en orbite proche autour de l'une des étoiles du riche et vieil amas Messier 67, dans la constellation du Crabe. © ESO, L. Calçada

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Dans cet amas d'étoiles, les « Jupiter chaudes » pullulent curieusement

ActualitéClassé sous :planètes extrasolaires , exoplanète , perturbation gravitationnelle

Il y a trop de planètes de type Jupiter chaude dans l'amas d'étoiles Messier 67. Ce surprenant résultat vient des observations de plusieurs instruments, parmi lesquels le spectrographe Harps, de l'observatoire de La Silla de l'ESO, au Chili. L'environnement plus dense d'un amas favorise de plus fréquentes interactions entre planètes et étoiles proches, ce qui peut expliquer cet excès de géantes gazeuses proches si près de leur soleil.

Interview : qu'est-ce qu'une exoplanète ?  La question des exoplanètes est très ancienne en astronomie. Leur existence est pour la première fois attestée de façon indirecte dans les années 1990. Futura-Sciences a rencontré Jean-Pierre Luminet, astrophysicien de renom, afin qu’il nous parle plus en détail de ce passionnant sujet. 

Une équipe chilienne, brésilienne et européenne, emmenée par Roberto Saglia de l'institut Max Planck dédié à la Physique Extraterrestre, Garching, Allemagne, et Luca Pasquini de l'ESO, a collecté, plusieurs années durant, des mesures très précises concernant 88 étoiles de Messier 67. Cet amas ouvert d'étoiles a le même âge que le Soleil, et notre Système solaire est probablement issu d'un environnement de densité semblable.

Afin de détecter les signatures de planètes géantes dotées de courtes périodes orbitales, et notamment l'oscillation stellaire générée par la présence d'un objet massif situé à proximité - une planète de type Jupiter chaude en l'occurrence -, l'équipe a utilisé divers instruments, dont Harps (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher). La signature d'une telle Jupiter chaude est ainsi apparue sur trois des étoiles de l'amas. Ces signatures s'ajoutent aux preuves antérieures de l'existence de plusieurs autres planètes.

Cette vue étendue du ciel autour du vieil amas ouvert Messier 67 a été constituée à partir d'images issues du Digitized Sky Survey 2. L'amas apparaît riche de nombreuses étoiles au centre de l'image. Messier 67 est constitué d'étoiles d'âges et de compositions chimiques semblables à ceux du Soleil. © ESO, Digitized Sky Survey 2, Davide De Martin

Un laboratoire pour tester les théories de la formation planétaire

Une Jupiter chaude est une exoplanète géante dont la masse est supérieure au tiers de celle de Jupiter. Elles sont qualifiées de chaudes parce qu'elles orbitent à proximité de leurs étoiles hôtes, comme en témoignent leurs périodes orbitales inférieures à dix jours. En ce sens, elles diffèrent notablement de notre Jupiter, dont la révolution autour du Soleil avoisine les 12 années terrestres et dont la température de surface est inférieure à celle de la Terre.

« Nous souhaitons utiliser un amas ouvert d'étoiles comme un laboratoire afin de sonder les propriétés des exoplanètes et de tester la validité des théories de formation planétaire, explique Roberto Saglia. Dans le cas présent, de nombreuses étoiles sont probablement entourées de planètes. En outre, Messier 67 constitue un environnement dense, au sein duquel les systèmes solaires ont dû se former. »

Ce graphe indique la localisation de l'amas d'étoiles Messier 67 dans la constellation du Cancer (Le Crabe). Sur cette carte figurent la plupart des étoiles visibles à l'œil nu dans de bonnes conditions d'observation, et l'emplacement de l'amas est entouré d'un cercle rouge. Cet objet peut être observé au moyen de jumelles et un bon nombre de ses étoiles peut être aperçues au travers d'un télescope de taille moyenne. © ESO, IAU, Sky & Telescope

L'étude montre que les Jupiter chaudes sont plus nombreux à orbiter autour d'étoiles de l'amas Messier 67 qu'autour d'étoiles situées hors amas. « Ce résultat est particulièrement surprenant, s'enthousiasme Anna Brucalassi, qui a conduit l'analyse. Les nouveaux résultats indiquent que 5 % des étoiles de Messier 67 sont entourées de Jupiter chaudes - ce taux est de 1 % pour les étoiles hors amas. »

Aux dires des astronomes, il est hautement improbable que ces géantes exotiques se soient formées à l'endroit où nous les détectons aujourd'hui, les conditions régnant à si grande proximité de leur étoile hôte ne favorisant pas la formation de géantes gazeuses. Il semblerait plutôt qu'elles se soient formées à plus grande distance, comme ce fut probablement le cas de Jupiter, puis qu'elles aient migré en direction de leur étoile hôte. Jadis froides et distantes, ces exoplanètes géantes sont à présent beaucoup plus chaudes. La raison de leur migration vers l'intérieur de leur système solaire pose question.

Sur cette vidéo d'artiste figurent des planètes de type Jupiter chaude en orbite proche autour d'étoiles du riche et vieil amas Messier 67 dans la constellation du Crabe. Les astronomes ont découvert, au sein de l'amas, bien plus de planètes de ce type qu'attendu. Ce surprenant résultat fait suite à l'utilisation de divers télescopes et instruments, parmi lesquels le spectrographe Harps à l'observatoire de La Silla de l'ESO, au Chili. L'environnement plus dense d'un amas favorise de plus fréquentes interactions entre planètes et étoiles proches, ce qui peut expliquer cet excès de Jupiter chaudes. © ESO, L. Calçada, M. Kornmesser

Des migrations planétaire causées par un milieu dense en étoiles ?

Plusieurs scénarios sont envisageables. Toutefois, les auteurs attribuent préférentiellement cette migration aux interactions gravitationnelles avec des étoiles voisines, voire avec des planètes de systèmes solaires voisins. L'environnement proche peut effectivement avoir un impact non négligeable sur l'évolution d'un système solaire.

Dans un amas tel que Messier 67, constitué d'étoiles situées à plus grande proximité qu'à l'accoutumé, de telles rencontres seraient bien plus fréquentes, ce qui expliquerait la densité particulièrement élevée de Jupiter chaudes.

Luca Pasquini de l'ESO, co-auteur et co-directeur de cette étude (voir l'article sur arXiv), revient sur l'histoire récente de la chasse aux exoplanètes au sein d'amas : « Voici quelques années, aucune Jupiter chaude n'avait encore été détectée au sein d'amas ouverts. En l'espace de trois ans, nous sommes passés d'une absence totale de planète de ce type... à un excès ! »

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