Les exoplanètes percent le mystère de la curieuse chimie du Soleil

Une étude révolutionnaire portant sur 500 étoiles, parmi lesquelles 70 sont entourées de planètes, a permis de révéler le lien entre le "mystère du Lithium" observé depuis longtemps dans le Soleil et la présence de planètes. En utilisant HARPS, le très fameux spectrographe de l'ESO, une équipe d'astronomes a mis en évidence que les étoiles semblables au Soleil hébergeant des planètes ont détruit leur lithium beaucoup plus efficacement que les étoiles sans planètes. Cette découverte n'apporte pas seulement un éclairage sur le manque de lithium de notre étoile, elle offre également aux astronomes une méthode très efficace pour découvrir des étoiles avec des systèmes planétaires.


"Nous essayons depuis près de dix ans de comprendre ce qui distingue les étoiles avec des systèmes planétaires des autres étoiles", explique Garik Israelian, premier auteur de l'article publié cette semaine dans la revue Nature. "Nous venons de découvrir que la quantité de lithium dans les étoiles semblables au Soleil dépend de la présence, ou non, de planètes."

Le faible taux de cet élément chimique dans le Soleil en comparaison à celui des étoiles similaires a été constaté depuis plusieurs décennies et les astronomes étaient incapables d'expliquer cette anomalie. La découverte d'une tendance parmi des "étoiles à planètes" offre une explication naturelle à ce mystère de longue date. "Pour nous, l'explication de ce "puzzle" non résolu depuis 60 ans est assez simple." ajoute Garik Israelian. "Le Soleil manque de lithium car il héberge des planètes."

Cette conclusion est basée sur l'analyse de 500 étoiles parmi lesquelles 70 hébergent des planètes. La plupart de ces étoiles a été observée pendant plusieurs années avec le "High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher" de l'ESO. Ce spectrographe, mieux connu sous le nom de HARPS, installé au foyer du télescope de 3,6 mètres de l'ESO, est le meilleur chasseur de planètes au monde. "C'est le meilleur échantillon disponible jusqu'à présent permettant de comprendre pourquoi les "étoiles à planètes" sont uniques" précise Michel Mayor, un des coauteurs de l'article.

Les membres de cette équipe ont plus particulièrement observé des étoiles semblables au Soleil, ce qui représente pratiquement un quart de l'échantillon. Ils ont constaté que la quantité de lithium de la majorité des "étoiles à planètes" ne dépassait pas 1% de la quantité observée dans les autres étoiles. "Comme dans le cas de notre Soleil, ces étoiles ont été très efficaces pour détruire le lithium dont elles ont hérité à la naissance" déclare Nuno Santos, un des membres de l'équipe. " En utilisant notre seul grand échantillon, nous pouvons aussi prouver que la raison de cette réduction de lithium n'est due à aucune autre caractéristique de l'étoile comme par exemple son âge.

Contrairement à la plupart des éléments plus légers que le fer, les noyaux légers du lithium, du béryllium et du bore ne sont pas produits en quantité importante dans les étoiles. En revanche, les astronomes pensent que le lithium, composé de simplement trois protons et de quatre neutrons, a été principalement produit juste après le Big Bang, il y a 13,7 milliards d'années. Les étoiles, dans leur majorité, devraient ainsi avoir la même quantité de lithium, à moins que cet élément ait été détruit à l'intérieur même de l'étoile.

Ce résultat révèle également aux astronomes une nouvelle et efficace méthode pour chercher des systèmes planétaires: en vérifiant la quantité de lithium d'une étoile, les astronomes pourront décider si elle est digne de faire l'objet d'une observation approfondie.

Maintenant que le lien entre la présence de planètes et le taux étonnamment faible de lithium a été établi, les astronomes vont tenter de comprendre les mécanismes physiques mis en cause dans ce processus. " Une planète peut perturber les mouvements internes de matière de son étoile de plusieurs manières et ainsi modifier la distribution des différents éléments chimiques et probablement causer la destruction du lithium. C'est maintenant aux théoriciens de découvrir quel est le scénario le plus probable", conclut Michel Mayor.