Retournement des théories de la formation planétaire !

Publié par Michel le 14/04/2010 à 00:00
Source: (c) ESO
Illustration: ESO/A. C. Cameron
Cette semaine, dans le cadre du "RAS National Astronomy Meeting (NAM2010)" la découverte de neuf nouvelles planètes à transit vient d'être annoncée. En combinant ces nouveaux résultats avec de précédentes observations d'exoplanètes en transit, les astronomes ont été surpris de découvrir que six exoplanètes (parmi un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou...) plus large en comprenant 27) ont été détectées orbitant dans le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à...) à celui de la rotation de leur étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) hôte – soit exactement l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de...) de ce que l'on peut observer dans notre Système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...). Avec ces nouvelles découvertes, les astronomes sont confrontés à une remise en cause sérieuse et inattendue des modèles de formation planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire...) actuellement en vigueur. Elles laissent également supposer que les systèmes comportant des exoplanètes de type Jupiter chaud (Les Jupiter chauds ou Pégasides sont une classe d'exoplanètes ayant une masse du même ordre de...) ne contiennent probablement pas de planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) semblable à la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...).


Galerie d'exoplanètes à orbite rétrograde ( On dit d'un objet du système solaire qu'il a un mouvement rétrograde s'il effectue une...) (vue d'artiste).

“Nous lançons une véritable bombe dans le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) des exoplanètes” déclare Amaury Triaud, un étudiant en thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est...) à l'Observatoire de Genève qui a dirigé la plus grande partie de ces campagnes d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) avec Andrew Cameron et Didier Queloz.

Les astronomes pensent que les planètes se forment dans les disques de poussière et de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) qui entourent les jeunes étoiles. Ces disques protoplanétaires tournent dans le même sens que leur étoile et l'on supposait jusqu'à maintenant que toutes les planètes formées dans le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...) étaient plus ou moins en orbite dans le même plan et qu'elles se déplaçaient sur leur orbite dans le même sens que celui de la rotation de leur étoile. C'est notamment le cas pour les planètes du Système solaire.

Suite à la première détection des neuf planètes [1] avec la caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil...) "Wide Angle Search for Planets (WASP, [2]), cette équipe d'astronomes a utilisé le spectrographe HARPS sur le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) de 3,6 mètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) de l'ESO à l'Observatoire de La Silla au Chili, avec des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) du télescope Suisse Euler, également installé à La Silla ainsi que des données provenant d'autres télescopes, afin de confirmer la découverte de ces exoplanètes [3] détectées à la fois dans la nouvelle et l'ancienne campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés...) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) et de les caractériser.

Étonnamment, quand les astronomes de cette équipe ont combiné les nouvelles données avec les anciennes observations ils ont trouvé que les orbites de plus de la moitié de tous les Jupiters chauds [4] étudiés n'étaient pas alignées avec l'axe de rotation de leurs planètes. Ils ont même découvert que six exoplanètes de cette longue étude (parmi lesquelles deux sont de nouvelles découvertes) avaient un mouvement rétrograde: elles tournent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de leurs étoiles dans la "mauvaise" direction.

"Ces nouveaux résultats défient réellement la pensée conventionnelle qui veut que les planètes doivent toujours être en orbite dans la même direction que celle de la rotation de leur étoile," précise Andrew Cameron de l'Université de St Andrews (L’université de Saint Andrews, sur la côte Est de l'Écosse, a été...), qui présente ces nouveaux résultats au "RAS National Astronomy Meeting (NAM2010)" à Glasgow cette semaine.

Depuis la découverte des premiers Jupiters chauds, il y a quinze ans, leur origine est restée une énigme. Ce sont des planètes ayant une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) équivalente ou supérieure à celle de Jupiter, mais dont l'orbite est beaucoup plus proche de leur soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). Les astronomes pensent que les cœurs des planètes géantes se forment à partir d'un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) de particules de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) et de roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce...) que l'on trouve uniquement dans les confins des systèmes planétaires. Les Jupiters chauds se formeraient donc loin de leur étoile et migreraient par la suite vers l'intérieur afin de se mettre en orbite beaucoup plus près de leur étoile. De nombreux astronomes pensent que cela est dû aux interactions gravitationnelles avec le disque de poussière au sein duquel ces planètes se sont formées. Ce scénario ce déroule sur quelques millions d'années et aboutit à une orbite alignée avec l'axe de rotation de l'étoile "hôte". Il permet également la formation ultérieure de planètes rocheuses comme la Terre, mais ceci ne permet malheureusement pas de rendre compte des nouvelles observations.

Pour prendre en compte les nouvelles planètes rétrogrades, une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) alternative de migration suggère que la proximité des Jupiters chauds de leur étoile n'est absolument pas due aux interactions avec le disque de poussière, mais à un lent processus d'évolution impliquant une lutte acharnée de forces gravitationnelles avec des planètes plus distantes ou des compagnons stellaires, s'étendant sur des centaines de millions d'années. Ces "perturbations" propulsent ainsi une planète géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le...) sur une orbite allongée et inclinée. Cette planète va alors subir les effets de marées, perdant de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) à chaque fois qu'elle s'approche de son étoile. Elle pourrait finalement se retrouver positionnée proche de son étoile, sur une orbite pratiquement circulaire, mais dont l'inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un...) est aléatoire. "Un effet secondaire spectaculaire de ce processus est qu'il pourrait anéantir une planète semblable à la Terre dans ce système planétaire (Un système planétaire (parfois appelé abusivement système stellaire) est...)," déclare Didier Queloz de l'Observatoire de Genève.

Des compagnons plus distants et plus massifs ont d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des...) et déjà été détectés dans le cas de deux des nouvelles planètes rétrogrades découvertes, ce qui pourrait potentiellement être la cause de ce bouleversement. Ces nouveaux résultats pourraient déclencher une recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) intensive de nouveaux corps dans d'autres systèmes planétaires.

Cette recherche a été présentée lors du RAS National Astronomy Meeting (NAM2010) qui a lieu cette semaine à Glasgow, en Ecosse. Neuf articles soumis à des journaux internationaux seront présentés à cette occasion parmi lesquels quatre utilisent des données fournies par les équipements de l'ESO. Cette conférence a également été l'occasion de récompenser le consortium WARPS de prix 2010 du meilleur travail d'équipe de la Royal Astronomical Society.


Notes:

[1] Le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) actuel d'exoplanètes connues est de 452.

[2] Les neuf nouvelles exoplanètes ont été découvertes par le "Wide Angle Search for Planets (WASP)". WASP comprend deux observatoires robotisés, chacun consistant en huit caméras grand angle qui scrutent le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) en permanence et simultanément à la recherche de signes de transits planétaires. Un transit à lieu quand une planète passe devant son étoile, bloquant temporairement une partie de sa lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...). Les huit caméras grand angle permettent d'observer des millions d'étoiles simultanément afin de détecter ces signes peu fréquents de transit. Les caméras de WAPS sont exploitées par un consortium comprenant la Queen's University Belfast, les Universités de Keele, Leicester et St Andrews, l'Open University (L'Open University (l'Université Ouverte) ou l'OU au Royaume-Uni a été fondée en...), l'Isaac Newton (Isaac Newton (4 janvier 1643 G – 31 mars 1727 G, ou 25 décembre...) Group à La Palma et l'Instituto Astrofisica Canarias.

[3] Pour confirmer et caractériser les nouvelles planètes à transit, il est nécessaire de faire un suivi avec la méthode des vitesses radiales afin de détecter l'oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à...) de l'étoile autour de son centre de gravité (Le centre de gravité est le point d'application de la résultante des forces de...) qui est en fait le centre de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) du système étoile-planète. Ce suivi est effectué par un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) mondial de télescopes équipés avec des spectromètres très sensibles. Dans l'hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), le télescope “ Nordic Optical Telescope” aux Iles Canaries et le spectrographe SOPHIE installé sur le télescope de 1.93-mètres à l'Observatoire de Haute-Provence en France ont mené cette recherche. Dans l'hémisphère sud (L'hémisphère sud ou hémisphère austral est la moitié du globe terrestre...), Le chasseur d'exoplanètes HARPS sur le télescope de 3,6 mètres de l'ESO et le spectrographe CORALIE sur le télescope suisse Euler, tous les deux à La Silla, ont été utilisés pour confirmer les nouvelles planètes et pour mesurer l'angle d'inclinaison de l'orbite de chaque planète par rapport à l'équateur de leurs étoiles. Les télescopes robotiques Faulkes de l'Observatoire de Las Cumbres, situés à Hawaï (Hawaï ou Hawaii (en hawaïen : Hawai‘i ; en anglais : Hawaii) est un...) et en Australie (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de...), ont fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι...) les mesures de luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...) qui permettent de mesurer la taille des planètes. Les observations pour les suivis des candidats exoplanètes WARPS ont été obtenues au télescope suisse Euler à La Silla, au Chili (en collaboration avec des chercheurs de l'Observatoire de Genève), au télescope Nordic Optical Telescope à La Palma et au télescope de 1,93 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du...) de l'Observatoire de Haute Provence en France (en collaboration avec des chercheurs à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) et au Laboratoire d'Astrophysique de Marseille).

Les études de l'angle d'inclinaison de l'orbite des planètes WARPS ont été effectuées par l'instrument HARPS sur le télescope de 3,6 mètres de l'ESO et par l'instrument CORALIE sur le télescope Suisse Euler, dans l'hémisphère sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) et à l'Observatoire de Tautenburg, à l'Observatoire Mc Donald et au Nordic Optical Telescope dans l'hémisphère Sud.

[4] Les Jupiters chaud sont des planètes en orbite autour d'autres étoiles. Elles ont des masses similaires ou plus importantes que Jupiter, mais leurs orbites sont beaucoup plus proches de leur étoile que n'importe quelle planète de notre Système solaire. Etant donné qu'elles sont à la fois grandes et proches de leur étoile, elles sont plus faciles à détecter par leur effet gravitationnel sur leur étoile et elles ont aussi plus de chance de transiter devant le disque de l'étoile. La plupart des premières exoplanètes découvertes sont de cette catégorie.
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