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Un étrange système planétaire à 150 années-lumière de la Terre

Illustration de l'un des types de planètes en orbite autour de l'étoile HD 3167. Crédits : Nasa

Il existe de nombreux systèmes différents dans la galaxie. Certaines étoiles ont beaucoup de planètes là où d’autres en ont très peu ou pas du tout. En règle générale, toutes ces planètes ont en revanche un point commun : elles évoluent dans le plan plat de leur étoile. Cependant, il y a des exceptions. Le système HD 3167, retrouvé à 150 années-lumière, est un exemple.

Les mesures des alignements de couples étoile-planètes sont essentielles pour améliorer notre compréhension de la formation et de l’évolution des exoplanètes, en particulier pour les planètes qui ont migré près de leur étoile. La migration induite par le disque devrait conserver l’alignement initial entre les moments angulaires du disque protoplanétaire et des orbites planétaires. Toutefois, il peut arriver que certains facteurs conduisent à des désalignements entre les rotations d’une étoile et les orbites de ses planètes.

La détermination de l’architecture orbitale de ces systèmes multiplanétaires permet alors de distinguer les différents scénarios de formation et de migration. Dans le cadre d’une nouvelle étude publiée dans Nature Astronomy, une équipe de l’Université de Genève (Suisse) détaille la découverte de l’un de ces systèmes.

Un système perpendiculaire

En 2016, des astronomes étaient déjà tombés sur deux super-Terres (entre la taille de Terre et de Neptune) en orbite autour de l’étoile HD 3167, à environ 150 années-lumière de la Terre. Nous savons aujourd’hui que les deux évoluent autour de leur étoile tous les trente jours. Une troisième planète fut ensuite découverte en 2017, complétant quant à elle un tour de son étoile en seulement huit jours.

Déjà l’époque, ce système paraissait inhabituel. En effet, les astronomes avaient découvert que les deux planètes extérieures, baptisées HD 3167 c et d, n’évoluaient pas dans le même plan plat autour de leur étoile, mais sur des orbites polaires. Autrement dit, elles tournent au-dessus et au-dessous des pôles de HD 3167 plutôt qu’autour de l’équateur comme le font la Terre et les autres planètes du Système solaire.

Tomber sur des exoplanètes évoluant sur des orbites polaires n’est pas tout à fait inhabituel, mais en réalité, ce système est encore plus étrange que prévu. Récemment, en s’appuyant sur l’instrument ESPRESSO disponible sur le Very Large Telescope (Chili), les chercheurs ont en effet mesuré pour la première fois l’orbite de la planète la plus interne, HD 3167 b. D’après les calculs, celle-ci évolue dans le plan plat de l’étoile comme les planètes de notre système, ce qui signifie qu’elle évolue perpendiculairement à HD 3167 c et d.

« C’était clairement une surprise« , explique Vincent Bourrier, principal auteur de l’étude. « C’est quelque chose de radicalement différent de notre propre Système solaire. Si vous aviez un télescope et que vous regardiez la trajectoire des autres planètes du système, elles se déplaceraient verticalement dans le ciel« .

exoplanètes vie planète HD 3167
Illustration d’une planète en orbite autour de l’étoile semblable au Soleil HD 85512. Crédits : ESO/M. Kornmesser

Comment expliquer une telle configuration ?

D’après les chercheurs, un tel désalignement pourrait résulter de la présence d’un objet invisible dans ses limites extérieures de ce système. Selon Shweta Dalal, de l’Université d’Exeter (Angleterre), certaines données laissent à penser que le coupable serait un monde de la taille de Jupiter en orbite autour de l’étoile tous les quatre-vingts jours. L’effet gravitationnel de cette planète aurait pu pousser les deux planètes extérieures sur leurs orbites inhabituelles, tandis que la plus intérieure est restée verrouillée sur l’étoile en raison de son orbite étroite.

Notez que dans notre système, les petites planètes intérieures n’ont pas connu le même sort en raison de leur orbite plus large. Les planètes se retrouvent toutes confinées à l’intérieur de l’orbite de Mercure. Elles sont donc proches les unes des autres, ce qui a dû amplifier les effets de leurs interactions.