in

Découverte : la danse coordonnée de cinq planètes autour d’une étoile

Vue d'artiste de six planètes en orbite autour d'une l'étoile. Crédits : NASA / Tim Pyle

Une équipe d’astronomes annonce la découverte d’un système abritant six planètes, dont cinq sont dans une configuration orbitale exceptionnellement régulière. Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Au départ, les astronomes pensaient que cette étoile nommée TOI-178 était enroulée par deux planètes ayant toutes les deux les mêmes orbites. Une étude plus approfondie du système a finalement révélé non pas deux, mais six planètes, dont cinq sont enfermées dans une danse rythmique les unes avec les autres. Et si d’autres systèmes en parfaite résonance ont déjà été découverts par le passé, celui-ci se distingue encore davantage dans la mesure où les planètes impliquées sont très différentes les unes des autres.

Un incroyable ballet cosmique

Le système se compose de planètes faisant une à trois fois la taille de la Terre, avec des masses allant de 1,5 à trente fois celle de notre planète. Certaines sont rocheuses, des Super-Terres, et d’autres sont faites de gaz, à l’instar des planètes extérieures de notre propre système, mais beaucoup beaucoup plus petites. On les appelle alors « Mini-Neptunes » ou planètes naines gazeuses.

Toutes ces exoplanètes à l’exception de la plus intérieure présentent une résonance 18: 9: 6: 4: 3. Autrement dit, ces cinq planètes s’alignent à intervalles réguliers lorsqu’elles bouclent un tour de leur étoile parente. La première exoplanète de la chaîne (la deuxième la plus proche de l’étoile) boucle dix-huit orbites alors que la deuxième de la chaîne en termine neuf, que la troisième en complète six, que la quatrième en complète quatre et que la cinquième (la planète la plus extérieure) en termine trois.

Notez qu’une résonance similaire, mais bien moins complexe peut également être trouvée dans notre système avec trois des lunes de Jupiter. Io effectue quatre orbites complètes pour chaque orbite de Ganymède, tout en complétant également deux orbites complètes pour chaque orbite d’Europe. Nous avons donc ici une résonance 4: 2: 1.

Ce ballet cosmique témoigne d’un système stellaire qui n’a quasiment pas été perturbé depuis sa naissance. S’il tel avait été le cas (à cause d’un impact géant ou par l’influence gravitationnelle d’un autre système par exemple), la configuration fragile de ses orbites aurait été effacée.

planètes
Crédits : ESO / L. Calçada / spaceengine.org

En formation serrée

Cette étude, appuyée par les données du satellite CHEOPS, de l’Agence spatiale européenne (ESA), et du VLT (au Chili), a également permis de constater que les exoplanètes du TOI-178 tournent autour de leur étoile beaucoup plus rapidement et à une distance beaucoup plus proche que la Terre autour du Soleil.

La planète la plus intérieure, celle qui n’intègre pas la chaîne résonnante, est la plus rapide, clôturant un tour de TOI-178 en quelques jours seulement, tandis que la plus lente termine une orbite en quelques semaines à peine. Enfin, aucun de ces mondes ne semble évoluer dans la zone habitable de leur étoile, celle permettant à l’eau d’exister sous forme liquide.

Les astronomes prévoient de poursuivre les analyses de ce système exceptionnel en s’appuyant sur le télescope géant européen (ELT) de l’ESO, qui doit être inauguré en 2025. L’ELT devrait être capable d’imager directement ces exoplanètes et de sonder leur atmosphère en détail.