Les astronomes ont découvert des exoplanètes qui orbitent dans des plans à 90 degrés les uns des autres. —


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  • Lorsque les planètes se forment, elles poursuivent généralement leur évolution orbitale dans le plan équatorial de leur étoile. Cependant, une équipe internationale, dirigée par des astronomes de l’Université de Genève (UNIGE), en Suisse, a découvert que les exoplanètes d’une étoile de la constellation des Poissons orbitent dans des plans perpendiculaires les uns aux autres, la planète la plus interne étant la seule encore en orbite dans le plan équatorial. Pourquoi donc? Cette configuration radicalement différente de notre système solaire pourrait être due à l’influence d’un lointain compagnon de l’astre encore inconnu. Cette étude, à lire dans la revue Astronomie & Astrophysiquea été rendue possible par l’extrême précision atteinte par ESPRESSO et CHEOPS, deux instruments dont le développement a été mené par la Suisse.

    Les théories sur l’origine des systèmes planétaires prédisent que les planètes se forment dans le plan équatorial de leur étoile et continuent d’y évoluer, à moins qu’elles ne soient perturbées par des événements particuliers. Ce n’est pas le cas dans le système solaire, où nos planètes se trouvent près du plan équatorial solaire. Dans ce cas, les planètes sont dites alignées avec leur étoile. Or, une étude a montré en 2019 que deux des trois planètes autour de l’étoile HD3167 ne sont pas alignées avec elle. HD3167c et HD3167d, deux mini-Neptunes qui orbitent en 8,5 et 29,8 jours, passent en fait au-dessus des pôles de l’étoile, à près de 90 degrés de son plan équatorial.

    Synergies entre instruments

    En ré-observant ce système avec des instruments plus performants, une équipe dirigée par des astronomes de l’UNIGE a pu mesurer l’orientation du plan orbital de la troisième planète, la super terre HD3167b, qui orbite en moins d’une journée (23 heures exactement). Lorsqu’une planète transite par son étoile, l’orientation de son orbite peut être déterminée à l’aide d’un spectrographe, ce qui permet de mesurer le mouvement des régions stellaires occultées par la planète et ainsi d’en déduire sa trajectoire. Plus la planète est petite, plus ce mouvement est difficile à détecter. C’est donc avec ESPRESSO sur l’un des quatre télescopes de 8,2 m du VLT au Chili que les chercheurs ont pu déterminer l’orbite de HD3167b, qui se trouve être alignée avec l’étoile et perpendiculaire au plan orbital de ses deux frères et sœurs. « Il nous fallait un maximum de lumière et un spectrographe très précis pour pouvoir mesurer le signal d’une si petite planète », commente Vincent Bourrier, chercheur au Département d’astronomie de la Faculté des sciences de l’UNIGE. « Deux conditions auxquelles répond la précision d’ESPRESSO, alliée à la puissance collectrice du VLT. »

    Ce résultat n’aurait pas pu être obtenu sans une connaissance précise du moment où HD3167b transite par son étoile, ce qui n’était pas possible avec le temps prédit par la littérature avec une précision de 20 minutes — une éternité pour un transit qui dure 97 minutes. Les chercheurs se sont donc tournés vers le consortium de satellites CHEOPS, dont la mission principale est précisément de mesurer les transits avec une très grande précision. « CHEOPS nous a permis de connaître le temps de transit avec une précision meilleure qu’une minute. C’est une bonne illustration de la synergie qu’il peut y avoir entre différents instruments, ici CHEOPS et ESPRESSO, et les équipes qui les font fonctionner », explique Christophe Lovis, chercheur au Département d’astronomie de l’UNIGE et membre des deux consortiums.

    Un corps céleste inconnu responsable de ce trouble

    Ces nouvelles mesures semblent confirmer la prédiction faite en 2019 sur la présence d’un quatrième corps en orbite autour de HD3167. Dans ce scénario, la proximité de HD3167b avec l’étoile la maintenait sous son influence, forçant la petite planète à orbiter dans le plan dans lequel elle s’est formée. Au contraire, les deux mini-Neptunes plus éloignées n’ont pu se dégager de l’étoile que pour tomber sous l’influence de ce quatrième corps, qui aurait progressivement désaligné leurs orbites. La voie est donc libre pour les chercheurs qui se lancent désormais à la recherche de ce compagnon insaisissable.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université de Genève. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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