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Excès inattendu de Jupiter chauds au sein d’un amas d’étoiles

Une équipe scientifique internationale à laquelle contribue un chercheur CNRS de l’Observatoire de Paris établit une statistique originale : l’amas d’étoiles Messier 67, contiendrait bien plus de planètes de type « Jupiter chaud » qu’attendu. Cet excès de Jupiter chauds pourrait s’expliquer par la densité stellaire d’un amas. Ce résultat fait l’objet d’un article paru dans la revue Astronomy and Astrophysics, en date du 17 juin 2016.

L’amas ouvert Messier 67 se situe à environ 2 500 années-lumière de la Terre dans la constellation du Cancer (le Crabe) et contient quelque 500 étoiles. Ces étoiles présentent l’intérêt d’avoir le même âge et composition chimique que le Soleil.

Messier 67 constitue en outre un environnement dense, au sein duquel les étoiles et leurs systèmes planétaires ont dû se former.

À l’aide de divers instruments, notamment le spectrographe HARPS à l’Observatoire de La Silla de l’ESO au Chili ou encore l’instrument SOPHIE qui équipe le télescope de 1,93 m à l’Observatoire de Haute-Provence, une équipe internationale d’astronomes collecte, depuis plusieurs années déjà, des mesures très précises concernant un échantillons de 88 étoiles de Messier 67. De l’étude des variations des vitesses radiales des étoiles, peut en effet être déduite la présence d’un objet massif situé à proximité.

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Vue d’artiste montrant une planète de Jupiter chaude orbitale près d’une des étoiles dans le vieux groupe d’étoile riche des 67 Plus désordonnés, dans la constellation du Cancer.

Grâce à cette méthode, deux exoplanètes dans l’amas ouvert Messier 67 ont pu être identifiéee en 2016, venant s’ajouter aux trois autres déjà connues depuis 2014. Ces objets s’apparentent à Jupiter, avec des masses comprises entre 0,4 et 2 fois celle de notre planète géante.Dans cette quête, les chercheurs supposent l’existence de nombreuses autres planètes orbitant d’étoiles dans l’amas Messier 67, qu’ils considèrent d’ailleurs comme un laboratoire pour sonder les propriétés des exoplanètes et tester la validité des théories de formation planétaire.

 Une statistique surprenante

Dans l’étude publiée le 17 juin 2016 dans la revue Astronomy and Astrophysics, l’équipe scientifique s’est particulièrement attachée à détecter les signatures de planètes géantes à courtes périodes orbitales, communément appelé « Jupiter chaud », car elle orbitent à proximité de leur étoile hôte.

Sur trois des étoiles de l’amas, ils sont ainsi parvenus à mettre au jour la signature d’un Jupiter chaud avec des périodes orbitales inférieures à sept jours. En ce sens, ces objets diffèrent notablement de “notre” Jupiter, dont la révolution autour du Soleil avoisine les 12 années terrestres et dont la température de surface est inférieure à celle de la Terre.

L’étude montre que les étoiles hôtes de Jupiter chauds sont plus nombreuses au sein de l’amas Messier 67 qu’en dehors. Ce résultat s’avère en fait même surprenant : 5% des étoiles de Messier 67 sont entourées de Jupiter chauds, contre 1% pour les étoiles situées hors amas.

 Hypothèses sur une migration

Selon les astronomes, il est hautement improbable que ces géantes exotiques se soient formées à l’endroit précis où nous les détectons aujourd’hui, les conditions régnant à si grande proximité de l’étoile hôte ne favorisant pas la formation de planètes de type Jupiter. Il semblerait plutôt qu’elles se soient formées à plus grande distance, comme ce fut probablement le cas de Jupiter, puis qu’elles aient migré en direction de leur étoile hôte.

Jadis froides et distantes, ces exoplanètes géantes sont à présent beaucoup plus chaudes. La raison de leur migration vers l’intérieur de leur système stellaire pose question.

Plusieurs scenarii sont envisageables. Toutefois, les auteurs attribuent préférentiellement cette migration aux interactions gravitationnelles avec des étoiles voisines, voire avec des planètes de systèmes solaires voisins.

L’environnement proche peut effectivement avoir un impact non négligeable sur l’évolution d’un système planétaire. Dans un amas tel que Messier 67, plus densément peuplés en étoiles, et celles-ci situées plus proches les unes des autres en comparaison avec les étoiles qui ne sont pas situées dans un amas, de telles rencontres seraient bien plus fréquentes, ce qui expliquerait la densité particulièrement élevée de Jupiter chauds. Source : Observatoire de Paris