Une équipe internationale d'astronomes a découvert qu'il y avait beaucoup plus de planètes du type Jupiter chaud que prévu dans un amas d'étoiles appelé Messier 67. Ce résultat surprenant a été obtenu à l'aide d'un certain nombre de télescopes et d'instruments, parmi lesquels le spectrographe HARPS de l'ESO La Observatoire de Silla au Chili. L'environnement plus dense d'un amas entraînera des interactions plus fréquentes entre les planètes et les étoiles proches, ce qui peut expliquer l'excès de Jupiters chauds.
Une équipe chilienne, brésilienne et européenne dirigée par Roberto Saglia au Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik , à Garching, en Allemagne, et Luca Pasquini à l'ESO, a passé plusieurs années à collecter des mesures de haute précision de 88 étoiles dans Messier 67 [1 ]. Cet amas d'étoiles ouvert a à peu près le même âge que le Soleil et on pense que le système solaire est né dans un environnement aussi dense [2].
L'équipe a utilisé HARPS , ainsi que d'autres instruments [3], pour rechercher les signatures de planètes géantes sur des orbites à courte période, dans l'espoir de voir le ‘vacillement’ révélateur d'une étoile causé par la présence d'un objet massif dans un orbite proche, une sorte de planète connue sous le nom de Jupiter chaud. Cette signature chaude de Jupiter a maintenant été trouvée pour un total de trois étoiles dans l'amas aux côtés de preuves antérieures pour plusieurs autres planètes .
Un Jupiter chaud est une exoplanète géante avec une masse de plus d'environ un tiers de la masse de Jupiter. Ils sont ‘chauds’ parce qu'ils orbitent près de leurs étoiles mères, comme l'indique une période orbitale (leur ‘année’) d'une durée inférieure à dix jours. C'est très différent du Jupiter que nous connaissons dans notre propre système solaire, qui a une année qui dure environ 12 années terrestres et qui est beaucoup plus froide que la Terre [4].
‘Nous voulons utiliser un amas d'étoiles ouvert comme laboratoire pour explorer les propriétés des exoplanètes et les théories de la formation des planètes’, explique Roberto Saglia. ‘Ici, nous avons non seulement de nombreuses étoiles pouvant héberger des planètes, mais aussi un environnement dense, dans lequel elles ont dû se former.’
L'étude a révélé que les Jupiter chauds sont plus fréquents autour des étoiles de Messier 67 que ce n'est le cas pour les étoiles en dehors des amas. ‘C'est vraiment un résultat saisissant’, s'émerveille Anna Brucalassi, qui a réalisé l'analyse. ‘Les nouveaux résultats signifient qu'il y a des Jupiters chauds autour de 5% des étoiles Messier 67 étudiées – bien plus que dans des études comparables d'étoiles non en amas, où le taux est plus proche de 1%.’
Les astronomes pensent qu'il est hautement improbable que ces géantes exotiques se soient réellement formées là où nous les trouvons maintenant, car des conditions si proches de l'étoile mère n'auraient initialement pas été adaptées à la formation de planètes de type Jupiter. On pense plutôt qu'ils se sont formés plus loin, comme Jupiter l'a probablement fait, puis se sont rapprochés de l'étoile mère. Ce qui était autrefois des planètes lointaines, froides et géantes sont maintenant beaucoup plus chaudes. La question est alors : qu'est-ce qui les a poussés à migrer vers l'étoile ?
Il existe un certain nombre de réponses possibles à cette question, mais les auteurs concluent que cela est très probablement le résultat de rencontres rapprochées avec des étoiles voisines, ou même avec les planètes des systèmes solaires voisins, et que l'environnement immédiat autour d'un système solaire peut avoir un impact significatif sur son évolution.
Dans un amas comme Messier 67, où les étoiles sont beaucoup plus rapprochées que la moyenne, de telles rencontres seraient beaucoup plus fréquentes, ce qui expliquerait le plus grand nombre de Jupiters chauds qui s'y trouvent.
Le co-auteur et co-responsable Luca Pasquini de l'ESO revient sur la remarquable histoire récente de l'étude des planètes en amas : « Aucun Jupiter chaud n'avait été détecté dans des amas ouverts jusqu'à il y a quelques années. En trois ans, le paradigme est passé d'une absence totale de telles planètes à un excès !
Remarques
[1] Certains de l'échantillon original de 88 se sont avérés être des étoiles binaires, ou inappropriées pour d'autres raisons pour cette étude. Ce nouvel article se concentre sur un sous-groupe de 66 étoiles.
[2] Bien que l'amas Messier 67 se tienne toujours, l'amas qui aurait entouré le Soleil dans ses premières années se serait depuis longtemps dissipé, laissant le Soleil seul.
[3] Les spectres du High Resolution Spectrograph on the Hobby-Eberly Telescope ( http://www. as. utexas. edu/ mcdonald/ het/ het. html ) au Texas, USA, ont également été utilisés, ainsi que ceux du Spectrographe SOPHIE à l'Observatoire de Haute Provence, en France.
[4] La première exoplanète trouvée autour d'une étoile semblable au Soleil, 51 Pegasi b, était aussi un Jupiter chaud. C'était une surprise à l'époque, car de nombreux astronomes avaient supposé que d'autres systèmes planétaires seraient probablement comme le système solaire et auraient leurs planètes plus massives plus éloignées de l'étoile mère.
