Une mission spatiale européenne a découvert un système à résonance orbitale qui renseigne les astronomes sur la formation et l’évolution des systèmes planétaires.
L’Agence spatiale européenne (ESA) mène actuellement un certain nombre de missions visant à découvrir et à étudier des exoplanètes, c’est-à-dire des planètes situées en dehors de notre système solaire.
L’une de ces missions, Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite), a mis au jour un nouveau système planétaire situé à une centaine d’années-lumière de la Terre.
Cette découverte est importante car elle peut nous renseigner sur la composition des atmosphères d’exoplanètes, et aider les scientifiques à mieux comprendre les particularités de la Terre.
Cheops a découvert que l’étoile, nommée HD110067, possède au moins six planètes en orbite, et la configuration orbitale de ces planètes montre que le système n’a pratiquement pas changé depuis sa formation, il y a plus d’un milliard d’années.
“Nous pensons que seul un pour cent de tous les systèmes restent en résonance”affirme Rafael Luque, du département d’astronomie de l’université de Chicago. C’est pourquoi HD110067 est spécial et mérite d’être étudié plus en profondeur.
“Elle nous montre la configuration vierge d’un système planétaire qui a survécu sans être touché”, précise-t-il.
Des baisses de luminosité de l’étoile ont été détectées pour la première fois par le satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA en 2020, signe qu’il pourrait y avoir des planètes passant entre l’étoile et notre vision de sa lumière.
Au départ, les astronomes pensaient que les données révélaient l’existence de deux possibles planètes en orbite. Il s’agissait alors de deux planètes bien spécifiques, mais deux ans plus tard, de nouvelles données provenant de TESS ont suggéré que cette hypothèse n’avait pas de sens et qu’il s’agissait plutôt de deux planètes possibles différentes.
“C’est alors que nous avons décidé d’utiliser Cheops. Nous sommes allés à la pêche aux signaux parmi toutes les périodes potentielles que ces planètes pourraient avoir”explique Rafael Luque.
Des planètes en “résonance orbitale”
Les planètes sont en résonance orbitale, ce qui signifie que leurs périodes orbitales peuvent être exprimées sous la forme d’un rapport de deux nombres entiers.
Dans le cas de HD110067, l’orbite de la planète la plus éloignée dure 20,519 jours, soit presque exactement 1,5 fois la période orbitale de la planète suivante, qui dure 13,673 jours. Cette dernière est à son tour presque 1,5 fois la période orbitale de la planète intérieure, qui est de 9,114 jours.
En comparant ces données à celles qui n’ont pas encore été expliquées, l’équipe a pu identifier trois autres planètes dans le système.
“Cheops nous a donné cette configuration résonnante qui nous a permis de prédire toutes les autres périodes. Sans cette détection de Cheops, cela aurait été impossible”faites confiance à Rafael Luque.
Les systèmes planétaires à résonance orbitale sont très rares, car dans la grande majorité des cas, l’évolution naturelle des orbites planétaires a été interrompue. Cela peut être dû à une planète massive du système qui affecte les plus petites par son effet gravitationnel plus important, à une rencontre rapprochée avec une étoile passante, ou même à un impact sur l’une des planètes.
“Comme le dit notre équipe scientifique : avec Cheops, les découvertes exceptionnelles paraissent ordinaires. Sur les trois systèmes résonnants à six planètes connus, celui-ci est le deuxième découvert par Cheops, et ce en seulement trois ans d’exploitation”souligne Maximilian Günther, responsable scientifique du projet Cheops à l’ESA.
Les autres missions de l’ESA dédiées aux exoplanètes sont Plato et Ariel.
Plato devrait être lancée en 2026 et utilisera son réseau de caméras pour étudier des exoplanètes semblables à la Terre sur des orbites allant jusqu’à la zone habitable d’étoiles semblables au Soleil, en mesurant la taille de la planète et en découvrant des exolunes ou lunes extrasolaires, et des anneaux autour d’elles.
Ariel, dont le lancement est prévu en 2029, analysera la composition chimique de l’atmosphère des exoplanètes.
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Les résultats de ces trois missions devraient révéler la nature des exoplanètes et de leurs systèmes, et nous indiquer à quel point notre propre système solaire est unique.
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