Les astronomes trouvent un système de six planètes avec une harmonie orbitale presque parfaite
À ce jour, nous avons découvert des centaines d'étoiles avec de nombreuses planètes en orbite dispersées dans toute la galaxie. Chacun est unique, mais le système en orbite autour du HD 158259, à 88 années-lumière, est vraiment spécial.
L'étoile elle-même a à peu près la même masse et est légèrement plus grande que le Soleil. Six planètes tournent autour d'elle: la super-Terre et cinq mini-Neptunes.
Après sept ans d'observation du système, les astronomes ont découvert que ces six planètes gravitent autour de HD 158259 avec une résonance orbitale presque parfaite. Cette découverte peut nous aider à mieux comprendre comment se forment les systèmes planétaires et comment ils s'intègrent dans les configurations que nous voyons.
La résonance orbitale se produit lorsque les orbites de deux corps autour de leur corps parent sont étroitement liées, car les deux corps en rotation exercent une influence gravitationnelle l'un sur l'autre. Dans le système solaire, il est assez rare dans les corps planétaires; les meilleurs exemples sont probablement Pluton et Neptune.
Ces deux corps sont dans la soi-disant résonance orbitale 2: 3. Pour chaque deux révolutions que Pluton fait autour du Soleil, Neptune en fait trois. C'est comme des mesures musicales jouées simultanément, mais avec un timing différent: deux temps pour le premier, trois pour le second.
Des résonances orbitales ont également été trouvées sur des exoplanètes. Mais chaque planète en orbite autour de HD 158259 est en résonance presque 3: 2 avec la planète suivante plus éloignée de l'étoile, également décrite comme un rapport de période de 1,5. Cela signifie que toutes les trois orbites terminées par chaque planète, la suivante en complète deux.
En utilisant des mesures effectuées avec le spectrographe SOPHIE et le télescope spatial TESS pour rechercher des exoplanètes, une équipe internationale de chercheurs dirigée par l'astronome Nathan Hare de l'Université de Genève en Suisse a pu calculer avec précision les orbites de chaque planète.
En commençant par la super-Terre la plus proche de l'étoile, qui, selon TESS, est environ le double de la masse de la Terre, les orbites sont de 2,17, 3,4, 5,2, 7,9, 12 et 17,4 jours.
Cela donne les rapports de périodes de 1,57, 1,51, 1,53, 1,51 et 1,44 entre chaque paire de planètes. La résonance n'est pas exactement parfaite, mais elle est suffisamment proche pour classer le HD 158259 comme un système exceptionnel.
Et cela, selon les chercheurs, est un signe que les planètes en orbite autour de l'étoile ne se sont pas formées là où elles se trouvent actuellement.
«Il existe plusieurs systèmes compacts connus avec plusieurs planètes dans ou proches de résonances, comme TRAPPIST-1 ou Kepler-80», a expliqué l'astronome Stéphane Oudry de l'Université de Genève.
«On pense que de tels systèmes se forment loin de l'étoile avant de s'y déplacer. Dans ce scénario, les résonances jouent un rôle décisif. "
Parce qu'on pense que ces résonances surviennent lorsque des embryons planétaires dans un disque protoplanétaire se développent et migrent vers l'intérieur, à partir du bord extérieur du disque. Cela crée une chaîne de résonance orbitale dans tout le système.
Ensuite, une fois que le gaz restant dans le disque se dissipe, il peut déstabiliser les résonances orbitales - et cela pourrait être ce que nous voyons avec HD 158259. Et ces minuscules différences de résonances orbitales peuvent nous en dire plus sur la façon dont cette déstabilisation se produit.
«L'écart actuel des ratios de période par rapport à 3: 2 contient beaucoup d'informations», a déclaré Hara.
«Avec ces valeurs d'une part, et les modèles de marée d'autre part, nous pourrions contraindre la structure interne des planètes dans les explorations futures. Ainsi, l'état actuel du système nous donne une fenêtre pour sa formation. "
La recherche est publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics.
Sources: Photo: NASA / Tim Pyle