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Posté par Michel le Mercredi 25/08/2010 à 00:00
Découverte du système planétaire le plus « peuplé »
Jusqu’à sept planètes en orbite autour d’une étoile semblable au Soleil.

Des astronomes, en utilisant l’instrument leader mondial HARPS de l’ESO, ont découvert un système planétaire contenant au moins cinq planètes en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) de l’étoile HD 10180, une étoile semblable au Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...). Les chercheurs ont également des indices très prometteurs indiquant que deux autres planètes doivent être présentes, dont l’une serait la planète la moins massive (Le mot massif peut être employé comme :) découverte jusqu’à présent. Si tel est le cas, ce système serait semblable à notre Système Solaire en termes de nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de planètes (sept planètes comparées aux huit planètes du Système Solaire). De plus, l’équipe a également trouvé des preuves que les distances séparant les planètes de leur étoile suivent un schéma régulier, comme on peut également le voir dans notre Système Solaire.


Le système planétaire autour de HD 10180 (vue d'artiste).
Crédit: ESO/L. Calçada

« Nous avons trouvé ce qui est très probablement le système avec le plus de planètes découvert jusqu’à présent » déclare Christophe Lovis, le premier auteur de l’article présentant ce résultat. « Cette remarquable découverte met également en évidence le fait que nous entrons maintenant dans une nouvelle ère de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) des exoplanètes: l’étude de systèmes planétaires complexes et plus seulement celle de planètes individuelles. L’étude des mouvements planétaires de ce nouveau système révèle des interactions gravitationnelles complexes entre les planètes et nous donne des indications sur l’évolution de ce système sur le long terme. »

Cette équipe d’astronomes a utilisé le spectrographe HARPS installé sur le télescope de 3,6 mètres de l’ESO à La Silla au Chili pour étudier pendant six ans l’étoile semblable au Soleil, HD 10180, située à 127 années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la...) dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires,...) australe de l’Hydre mâle (le Serpent de Mer). L’instrument HARPS, dont la stabilité des mesures et la grande précision sont inégalées, est le meilleur chasseur de planètes au monde (Le mot monde peut désigner :).

Grâce aux 190 mesures individuelles d’HARPS, ces astronomes ont détecté un infime mouvement d’avant en arrière de l’étoile dû à l’attraction gravitationnelle complexe de cinq planètes ou plus. Les cinq signaux les plus forts correspondent à des planètes de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du...) semblable à Neptune – entre 13 et 25 masses terrestres [1] – en orbite autour de l’étoile avec des périodes allant de 6 à 600 jours. Les distances qui séparent ces planètes de leur étoile vont de 0,06 à 1,4 fois la distance Terre-Soleil.

« Nous avons également de bonnes raisons de penser que deux autres planètes sont présentes, » précise Christophe Lovis.

L’une des deux devrait être une planète de type Saturne (avec une masse minimum de 65 masses terrestres) tournant autour de l’étoile en 2200 jours. L’autre devrait être la planète la moins massive jamais découverte avec une masse d’environ 1,4 fois celle de la Terre. Elle est très proche de son étoile, à seulement 2 % de la distance Terre-Soleil. Une année sur cette planète durerait seulement 1,8 jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle...) terrestre.

« Cet objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois...) provoque un vacillement de son étoile de seulement 3 km/heure – plus lent que la vitesse (On distingue :) d’une personne qui marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un mode de locomotion naturel. Il consiste en un déplacement en appui alternatif sur...) – et ce mouvement est très difficile à mesurer, » précise Damien Ségransan, un membre de l’équipe. S’il était confirmé, cet objet serait un autre exemple de planète rocheuse chaude, similaire à Corot-7b.

Ce tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) nouveau système planétaire découvert autour de HD 10180 est unique pour plusieurs raisons. Premièrement, avec au moins cinq planètes de type Neptune réparties sur une distance correspondant à l’orbite de mars, La région interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à...) de ce système est plus peuplée que celle de notre Système Solaire et on y trouve beaucoup plus de planètes massives [2]. De plus, ce système n’a probablement pas de planète géante gazeuse de type Jupiter. Et de plus, toutes les planètes semblent avoir une orbite pratiquement circulaire.

Jusqu’à présent, les astronomes connaissaient quinze systèmes avec au moins trois planètes. Le dernier détenteur du record était 55 Cancri (55 Cancri (abréviation : 55 Cnc) est une étoile binaire se trouvant à 41 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Cancer. Sa désignation de Bayer est Rho1 Cancri. Ce système comprend une...) qui contenait cinq planètes dont deux étaient des planètes géantes. « Les systèmes de planètes de faible masse comme celles autour de HD 10180 se révèlent être assez courants, mais l’histoire de leur formation reste un puzzle, » dit Christophe Lovis.


Le ciel autour de HD 10180.
Crédit: ESO and Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin


En utilisant cette nouvelle découverte ainsi que des données d’autres systèmes planétaires, les astronomes ont trouvé un équivalent à la loi de Titius-Bode (La loi de Titius-Bode, ou loi de Bode, est une règle empirique reliant les rayons des orbites des planètes du système solaire. Elle montre que la distance des planètes au Soleil...) qui existe dans notre Système Solaire: la distance qui sépare les planètes de leur étoile semble suivre un schéma régulier [3]. « Ceci pourrait être une signature du processus de formation de ces systèmes planétaires, » précise Michel Mayor (Michel Mayor, né le 12 janvier 1942 dans le canton de Vaud, est un astrophysicien suisse. Membre de l'observatoire de Genève et...), qui fait également partie de cette équipe.

En étudiant ces systèmes, ces astronomes ont découvert un autre résultat important: il y a une relation entre la masse d'un système planétaire et la masse et le contenu chimique de son étoile. Tous les systèmes planétaires très massifs ont été trouvés autour d’étoiles massives et riches en métaux alors que les quatre systèmes ayant les masses les plus petites ont été trouvés autour d’étoiles de plus faible masse et pauvres en métaux [4]. De telles propriétés confirment les modèles théoriques en vigueur.

Cette découverte est annoncée dans le cadre du colloque international Detection and dynamics of transiting exoplanets à l’Observatoire de Haute Provence en France.


Notes:

[1] En utilisant la méthode des vitesses radiales, les astronomes peuvent seulement estimer la masse minimum d’une planète car la masse estimée dépend également de l’inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan...) du plan orbital par rapport à la ligne d’observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré...) qui est inconnue. D’un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une méthode statistique à un ensemble de...), cette masse minimum est cependant souvent proche de la masse réelle de la planète.

[2] En moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble...), les planètes situées dans la partie interne du système HD 10180 ont 20 fois la masse de la Terre, alors que les planètes situées dans notre Système Solaire interne (Mercure, Vénus, la Terre et Mars) ont une masse moyenne d’une demi-fois celle de la Terre.

[3] La loi de Titius-Bode indique que les distances séparant les planètes du Soleil suivent un modèle simple. Pour les planètes extérieures, la place de chaque planète est prédite à environ deux fois la distance qui sépare le Soleil de l’objet précédent. Cette hypothèse avait prédit correctement les orbites de Cérès et d’Uranus, mais n’a pas permis de prédire l’orbite de Neptune.

[4] Selon la définition utilisée en astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec...), les “métaux” sont tous les éléments autres que l’hydrogène et l’hélium. Ces métaux, à l’exception de quelques éléments chimiques légers mineurs, ont tous été créés par les diverses générations d’étoiles. Les planètes rocheuses sont faites de « métaux ».


Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans un article soumis à la revue Astronomy and Astrophysics (“The HARPS search for southern (Southern est le nouveau nom de la concession ferroviaire, initialement exploitée par Connex South Central, desservant les lignes du sud de Londres, du Surrey et du Sussex à partir des gares londoniennes de Victoria et London Bridge.) extra-solar planets. XXVII. Up to seven planets orbiting HD 10180: probing the architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) of low-mass planetary systems” by C. Lovis et al.).

L’équipe est composée de C. Lovis, D. Ségransan, M. Mayor, S. Udry, F. Pepe, et D. Queloz (Observatoire de Genève, Université de Genève, Suisse), W. Benz (Universität Bern, Suisse), F. Bouchy (Institut d’Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers...) de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une...), France), C. Mordasini (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg (Heidelberg est une ville d'Allemagne située dans la vallée du Neckar, au nord-ouest du Land de Bade-Wurtemberg. Le nom de "Heidelberg" provient peut-être de Heidelbeere qui veut dire...), Allemagne), N. C. Santos (Universidade do Porto, Portugal), J. Laskar (Observatoire de Paris, France), A. Correia (Universidade de Aveiro, Portugal), J.-L. Bertaux (Université Versailles Saint-Quentin, France) et G. Lo Curto (ESO).


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Source: © ESO
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