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Exoplantes : la rgularit des orbites ne serait pas une exception


Les superterres dans la zone d'habitabilit sont lgion dans la Voie lacte. Le bel ordonnancement des plantes du Systme solaire pourrait tre une exception, d'aprs des simulations numriques de formation des systmes plantaires. Mais ce n'est probablement pas le cas si l'on en croit les observations menes avec les exoplantes en orbite autour de Kepler 30.

Lorsque l'on cherche dcrypter les processus qui ont men la matire se complexifier en diffrentes tapes du Big Bang au vivant, on doit ncessairement valuer la probabilit de l'occurrence de certains scnarios cosmogoniques. C'est particulirement le cas de ceux rendant compte de la formation des systmes plantaires. Une ncessit si l'on veut savoir si oui ou non, notre propre Systme solaire avec les conditions requises pour l'apparition de la vie reprsente une exception dans la Voie lacte.

Une chose est dsormais certaine : il existe des milliards de superterres dans la zone d'habitabilit de la Galaxie. Toutefois, les simulations sur ordinateur de la formation d'exoplantes partir d'un disque protoplantaire ne sont pas favorables pour le moment du moins l'ide que des plantes forment le plus souvent un systme coplanaire, c'est--dire dont les orbites sont situes sur un mme plan, comme dans le Systme solaire.

Bien sr, dans toutes ces simulations, il se forme un disque de poussires et de gaz dans lequel les protoplantes naissent. Mais, par le jeu des perturbations gravitationnelles entre ces exoplantes naissantes et leur disque, plusieurs d'entre elles acquirent finalement des orbites peu ou non coplanaires avec des excentricits importantes. Il peut mme arriver que les orbites soient rtrogrades, le sens de la rvolution des plantes tant alors oppos la rotation de son toile sur elle-mme.

Une vue d'artiste de l'toile Kepler 30 et son systme plantaire. Les 3 plantes gantes dtectes tournent sur des orbites coplanaires et lors des observations, une grande tache (comme celles que l'on observe sur le Soleil) tait clips priodiquement lors des transits.

Une vue d'artiste de l'toile Kepler 30 et son systme plantaire. Les 3 plantes gantes dtectes tournent sur des orbites coplanaires et lors des observations, une grande tache (comme celles que l'on observe sur le Soleil) tait clips priodiquement lors des transits (cliquez sur l'image pour l'agrandir).


Les observations concernant les Jupiter chaudes ont tendance favoriser l'hypothse que le Systme solaire est une exception. Toutefois, depuis quelque temps, des observations effectues depuis l'espace avec Kepler, ou au sol avec le spectrographe Harps de l'Eso (European Southern Observatory), tendaient prouver que des systmes plantaires avec des orbites coplanaires ne sont pas des anomalies rares dans la Voie lacte.

Des exoplantes avec orbites coplanaires trahies par une tache solaire

Il semble que des observations concernant 3 exoplantes, en orbite autour d'une toile situe environ 10.000 annes-lumire de la Terre, permettent d'enfoncer un peu plus le clou dans ce sens, si l'on en croit un article rcemment publi dans Nature.

Si des systmes plantaires avec transit rellement coplanaires sont rares, il ne doit pas tre facile d'en trouver dans les 150.000 toiles observes par Kepler. Enfin, si les Jupiter chaudes acquirent bien des caractristiques orbitales (telles que des orbites non circulaires et non coplanaires) aprs leur formation dans un disque, du fait de forces de dispersion engendres par les perturbations gravitationnelles, il est plausible de trouver plusieurs exoplantes gantes sur des orbites rgulires bonne distance de leur toile.

Or, justement, les chercheurs ont bel et bien fini par trouver une toile similaire au Soleil, Kepler 30, entoure d'un cortge plantaire coplanaire rappelant l'ordre rgulier du Systme solaire. Pour le dmontrer, ils ont mis profit le fait que, malgr la distance, les instruments de Kepler ont dtect le transit d'une des plantes devant l'quivalent d'une tache solaire sur l'toile. Il en rsultait un faible rebond de la luminosit de l'toile lors du transit car moins de lumire tait bloque. De transit en transit, la position de la tache, du fait de la rotation de l'toile sur elle-mme, se dcalait et donc aussi les variations dans le temps de luminosit de l'toile. On pouvait en dduire que le transit de l'exoplante se faisait dans un plan perpendiculaire l'axe de rotation de l'toile.

En utilisant les variations des priodes de rotations des autres exoplantes par des perturbations gravitationnelles mutuelles, il a finalement t possible de montrer que 3 exoplantes autour de Kepler 30 orbitent dans un mme plan, ou presque, et dans le mme sens que celui de la rotation de l'toile sur elle-mme.

D'autres dcouvertes similaires devraient aider prciser les mcanismes de la formation et de l'volution des systmes plantaires, ainsi que la frquence de l'apparition des quivalents du Systme solaire dans la Voie lacte.

Vue d'artiste du satellite d'observation Kepler dont le financement a t reconduit jusqu'en 2016.

Vue d'artiste du satellite d'observation Kepler dont le financement a t reconduit jusqu'en 2016.


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