Cette exoplanète a-t-elle un frère partageant la même orbite ? —

“Il y a deux décennies, on prédisait en théorie que des paires de planètes de masse similaire pourraient partager la même orbite autour de leur étoile, les planètes dites troyennes ou co-orbitales. Pour la première fois, nous avons trouvé des preuves en faveur de cette idée”, déclare Olga Balsalobre-Ruza, étudiante au Centre d’astrobiologie de Madrid, en Espagne, qui a dirigé l’article publié aujourd’hui dans Astronomie & Astrophysique.

Les chevaux de Troie, des corps rocheux sur la même orbite qu’une planète, sont courants dans notre propre système solaire [1], l’exemple le plus célèbre étant les astéroïdes troyens de Jupiter – plus de 12 000 corps rocheux qui sont sur la même orbite autour du Soleil que la géante gazeuse. Les astronomes ont prédit que les chevaux de Troie, en particulier les planètes troyennes, pourraient également exister autour d’une étoile autre que notre Soleil, mais les preuves sont rares. “Exotroyens [Trojan planets outside the Solar System] ont jusqu’à présent été comme des licornes : elles sont autorisées à exister par la théorie, mais personne ne les a jamais détectées », explique le co-auteur Jorge Lillo-Box, chercheur principal au Centre d’astrobiologie.

Aujourd’hui, une équipe internationale de scientifiques a utilisé ALMA, dont l’ESO est partenaire, pour trouver la preuve d’observation la plus solide à ce jour que des planètes troyennes pourraient exister – dans le système PDS 70. Cette jeune étoile est connue pour héberger deux planètes géantes semblables à Jupiter, PDS 70b et PDS 70c. En analysant les observations ALMA d’archives de ce système, l’équipe a repéré un nuage de débris à l’endroit de l’orbite du PDS 70b où les chevaux de Troie devraient exister.

Les chevaux de Troie occupent les zones dites lagrangiennes, deux régions étendues de l’orbite d’une planète où l’attraction gravitationnelle combinée de l’étoile et de la planète peut piéger de la matière. En étudiant ces deux régions de l’orbite de PDS 70b, les astronomes ont détecté un faible signal provenant de l’une d’elles, indiquant qu’un nuage de débris d’une masse pouvant atteindre environ deux fois celle de notre Lune pourrait y résider.

L’équipe pense que ce nuage de débris pourrait indiquer un monde troyen existant dans ce système, ou une planète en cours de formation. « Qui pourrait imaginer deux mondes qui partagent la durée de l’année et les conditions d’habitabilité ? Notre travail est la première preuve que ce genre de monde pourrait exister », explique Balsalobre-Ruza. “Nous pouvons imaginer qu’une planète puisse partager son orbite avec des milliers d’astéroïdes comme dans le cas de Jupiter, mais je trouve époustouflant que des planètes puissent partager la même orbite.”

“Notre recherche est une première étape pour rechercher des planètes co-orbitales très tôt dans leur formation”, déclare la co-auteure Nuria Huélamo, chercheuse principale au Centre d’astrobiologie. “Cela ouvre de nouvelles questions sur la formation des chevaux de Troie, leur évolution et leur fréquence dans différents systèmes planétaires”, ajoute Itziar De Gregorio-Monsalvo, chef du bureau de l’ESO pour la science au Chili, qui a également contribué à cette recherche.

Pour confirmer pleinement leur détection, l’équipe devra attendre après 2026, date à laquelle elle visera à utiliser ALMA pour voir si le PDS 70b et son nuage de débris se déplacent de manière significative le long de leur orbite ensemble autour de l’étoile. “Ce serait une percée dans le domaine exoplanétaire”, déclare Balsalobre-Ruza.

“L’avenir de ce sujet est très excitant et nous attendons avec impatience les capacités étendues d’ALMA, prévues pour 2030, qui amélioreront considérablement la capacité du réseau à caractériser les chevaux de Troie dans de nombreuses autres étoiles”, conclut De Gregorio-Monsalvo.

Remarques

[1] Lorsque les astéroïdes sur l’orbite de Jupiter ont été découverts pour la première fois, ils ont été nommés d’après les héros de la guerre de Troie, donnant naissance au nom de chevaux de Troie pour désigner ces objets.