L’orbite très étrange de cette planète lointaine pointe vers un passé violent et chaotique

Si vous fermez les yeux et imaginez un système de planètes en orbite autour d’une étoile lointaine, que voyez-vous ?

Auteurs


  • Adriana Errico

    Ingénieur en informatique, MSc Bioinformatique, Université du sud du Queensland


  • Brad Carter

    Professeur (Physique), Université du Queensland du Sud.


  • Jonti Horner

    Professeur d’astrophysique, Université du sud du Queensland

Pour la plupart des gens, de telles pensées évoquent des systèmes qui reflètent le système solaire : des planètes en orbite autour de leurs étoiles hôtes sur des orbites quasi circulaires, des planètes rocheuses plus proches et des géants comme Jupiter dans les profondeurs glacées.

Plus nous explorons l’espace, plus nous commençons à réaliser que des systèmes planétaires comme le nôtre peuvent être l’exception plutôt que la règle.

Imaginez un système avec une seule planète gazeuse, légèrement plus grande que Saturne, rasant la surface de son étoile hôte sur une orbite à grande vitesse. Il fait une chaleur infernale et brille d’un rouge terne, cuisant dans un rayonnement stellaire.

Imaginez ensuite une autre planète géante lointaine, plus grande que Jupiter, se déplaçant sur une orbite lointaine et très allongée qui la fait ressembler davantage à une comète qu’à une planète traditionnelle.

Ça ne ressemble pas beaucoup à la maison, n’est-ce pas ? Pourtant nous l’avons trouvé.

Présentation du système planétaire de HD83443

L’histoire du système HD83443 commence à la fin du 20e siècle, lorsque les astronomes ont commencé à observer de manière obsessionnelle des étoiles similaires au Soleil. Ils ont cherché des preuves de ces étoiles oscillant d’avant en arrière sous l’influence de compagnons planétaires invisibles.

À l’aide du télescope anglo-australien de 3,9 mètres de l’observatoire de Siding Spring près de Coonabarabran, les scientifiques ont découvert une planète en orbite autour de l’étoile HD83443. Cette planète, HD83443b, était aussi massive que les géantes gazeuses Saturne et Jupiter.

Mais c’est là que les similitudes se sont arrêtées. HD83443b est un “Jupiter chaud”: une planète gazeuse géante qui effleure la surface de son étoile hôte (qui est légèrement plus petite et plus froide que le Soleil) et effectue chaque révolution en moins de trois jours terrestres !

Au cours des deux décennies qui ont suivi sa découverte, nous avons continué à suivre le mouvement de HD83443. Ces dernières années, nous avons effectué ce travail à l’observatoire du mont Kent de l’Université du sud du Queensland.

En combinant nos observations avec d’autres, nous avons découvert une nouvelle planète étrange dans le système, que nous décrivons dans un article publié le mois dernier.

Ce monde, HD83443c, met plus de 22 ans pour orbiter autour de son étoile hôte et est environ 200 fois plus éloigné que son frère infernal. Parce que «l’année» de HD83443c est si longue, nous avons eu besoin de plus de deux décennies d’observations pour confirmer son existence, en suivant une seule orbite autour de son étoile hôte.

Mais ce qui est vraiment inhabituel, c’est l’excentricité de son orbite. Alors que les planètes du système solaire suivent des orbites presque circulaires, HD83443c suit une trajectoire beaucoup plus allongée, rappelant les comètes de notre système solaire.

Conséquences du tango planétaire

Des planètes comme “Jupiter chaud”, HD83443b, intéressent particulièrement les astronomes car elles sont différentes de tout ce qui se trouve près de chez nous. Les géantes gazeuses comme Jupiter commencent leur vie loin de leur étoile hôte, où il y a beaucoup de glace.

Ces glaces leur permettent de se développer rapidement, gagnant suffisamment de masse pour se cacher dans la vaste atmosphère.

Contrairement aux planètes géantes du système solaire, HD83443b a dû migrer vers l’intérieur à mesure qu’elle mûrissait pour se rapprocher de son étoile hôte. Qu’est-ce qui a causé cette migration ?

Eh bien, au fil des ans, les astronomes ont trouvé de nombreux Jupiters chauds. Pour comprendre ces planètes étranges, plusieurs mécanismes ont été proposés pour expliquer leur migration, mais dans la plupart des cas, toute preuve de la cause de la migration a été perdue dans un passé lointain.

Cependant, dans le cas spécifique de HD83443b, il semble que notre nouvelle découverte ait pu fournir la preuve d’une preuve irréfutable. Le monde nouvellement découvert HD83443c peut être la raison pour laquelle son frère s’est retrouvé dans son orbite infernale actuelle.

Imaginez que HD83443c et HD83443b se forment pour la première fois dans les profondeurs glacées du système HD83443. Ils auraient été enterrés dans un disque massif de gaz et de poussière entourant l’étoile, appelé disque protoplanétaire.

Au fur et à mesure que les planètes se déplaçaient à travers le disque, elles s’en nourrissaient, devenant de plus en plus massives et dérivant lentement vers l’intérieur alors qu’elles interagissaient avec le disque qui les entourait.

Finalement, ils se sont trop rapprochés. Ils ne se sont pas tout à fait heurtés, mais alors qu’ils se croisaient, leurs forces gravitationnelles massives ont agi comme une fronde, les catapultant tous les deux sur une nouvelle orbite.

HD83443b, un Jupiter chaud, a été propulsé vers l’intérieur sur une orbite qui effleure la surface de l’étoile lors de son approche la plus proche avant de se diriger vers la scène initiale de quasi-impact. Une autre planète, HD83443c, est éjectée vers l’extérieur sur sa trajectoire allongée actuelle.

Au cours des millénaires, quelque chose de remarquable s’est produit. Chaque fois que HD83443b se rapprochait de son étoile hôte, sa présence augmentait les marées sur l’étoile et, à son tour, l’étoile hôte la faisait monter. Cela aurait essentiellement « freiné » le mouvement du HD83443b.

Cela signifie que HD83443b a perdu un peu de vitesse à chaque fois qu’il passait l’étoile hôte. Lorsqu’il a de nouveau volé vers l’extérieur, il n’est pas allé aussi loin qu’avant et son orbite est lentement devenue circulaire. Il a été entraîné vers l’intérieur jusqu’à ce qu’il atteigne sa minuscule orbite circulaire actuelle – où il passera le reste de sa vie.

Cependant, le HD83443c n’a pas connu un tel sort. Après avoir été éjecté lors de sa rencontre initiale avec HD83443c, il est resté si éloigné de l’étoile centrale que son orbite n’a jamais été affectée.

Son orbite très lente et allongée témoigne de cette première rencontre planétaire dès la jeunesse du système.

N’est-ce pas un endroit comme à la maison?

L’histoire est passionnante – mais le but principal de notre recherche continue de mondes extraterrestres est de trouver des endroits qui ressemblent à la maison.

Nous utilisons les mêmes outils qui nous ont conduits à HD83443c pour trouver des systèmes planétaires comme le nôtre : des planètes géantes en orbite loin de leurs étoiles hôtes. Nous devrons peut-être regarder des étoiles lointaines pendant des décennies, en regardant leur gracieuse valse dans le ciel.

Nul doute que nous trouverons des systèmes surprenants comme HD83443 qui révèlent davantage la véritable diversité des systèmes planétaires.

Brad Carter reçoit un financement de l’Australian Research Council.

Jonti Horner a reçu un financement de l’Australian Research Council en 2016 pour aider à construire Minerva-Australis, le réseau de détection d’exoplanètes de l’Université du sud du Queensland qui a été utilisé pour détecter HD83443 c.

Adriana Errico ne travaille pas pour, ne consulte pas ou ne possède pas d’actions dans une entreprise ou une organisation qui bénéficierait de cet article, et n’a divulgué aucune affiliation pertinente autre que sa nomination universitaire.

/Avec l’aimable autorisation de Chat. Ce matériel de l’organisation/des auteurs d’origine peut être actuel et a été modifié pour plus de clarté, de style et de longueur. Les points de vue et opinions exprimés sont ceux des auteurs.

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