Quatre classes de systèmes planétaires —

Comme des pois dans une cosse

“Il y a plus de dix ans, les astronomes ont remarqué, sur la base d’observations avec le télescope Kepler alors révolutionnaire, que les planètes d’autres systèmes ressemblent généralement à leurs voisines respectives en taille et en masse – comme des pois dans une cosse”, explique l’auteur principal de l’étude, Lokesh Mishra, chercheur. à l’Université de Berne et à Genève, ainsi qu’au PRN PlanetS. Mais pendant longtemps, il était difficile de savoir si cette découverte était due aux limites des méthodes d’observation. “Il n’a pas été possible de déterminer si les planètes d’un système individuel étaient suffisamment similaires pour tomber dans la classe des systèmes” pois dans une cosse “, ou si elles étaient plutôt différentes – tout comme dans notre système solaire”, explique Mishra.

Par conséquent, le chercheur a développé un cadre pour déterminer les différences et les similitudes entre les planètes des mêmes systèmes. Et ce faisant, il a découvert qu’il n’y avait pas deux, mais quatre architectures système de ce type.

Quatre classes de systèmes planétaires

“Nous appelons ces quatre classes ‘similaires’, ‘ordonnées’, ‘anti-ordonnées’ et ‘mixtes'”, explique Mishra. Les systèmes planétaires dans lesquels les masses des planètes voisines sont similaires les unes aux autres, ont une architecture similaire. Les systèmes planétaires ordonnés sont ceux dans lesquels la masse des planètes a tendance à augmenter avec la distance de l’étoile – tout comme dans notre système solaire. Si, en revanche, la masse des planètes diminue grossièrement avec l’éloignement de l’étoile, les chercheurs parlent d’une architecture anti-ordonnée du système. Et les architectures mixtes se produisent, lorsque les masses planétaires d’un système varient considérablement d’une planète à l’autre.

“Ce cadre peut également être appliqué à toute autre mesure, telle que le rayon, la densité ou les fractions d’eau”, explique le co-auteur de l’étude Yann Alibert, professeur de sciences planétaires à l’Université de Berne et au NCCR PlanetS. “Maintenant, pour la première fois, nous avons un outil pour étudier les systèmes planétaires dans leur ensemble et les comparer avec d’autres systèmes.”

Les résultats soulèvent également des questions : quelle architecture est la plus courante ? Quels facteurs contrôlent l’émergence d’un type d’architecture ? Quels facteurs ne jouent pas de rôle? Certains d’entre eux, les chercheurs peuvent répondre.

Un pont qui s’étend sur des milliards d’années

“Nos résultats montrent que les systèmes planétaires” similaires “sont le type d’architecture le plus courant. Environ huit systèmes planétaires sur dix autour d’étoiles visibles dans le ciel nocturne ont une architecture” similaire “”, explique Mishra. “Cela explique également pourquoi des preuves de cette architecture ont été trouvées au cours des premiers mois de la mission Kepler.” Ce qui a surpris l’équipe, c’est que l’architecture “ordonnée” – celle qui inclut également le système solaire – semble être la classe la plus rare.

Selon Mishra, il y a des indications que la masse du disque de gaz et de poussière d’où émergent les planètes, ainsi que l’abondance d’éléments lourds dans l’étoile respective jouent un rôle. “A partir de disques plutôt petits et de faible masse et d’étoiles avec peu d’éléments lourds, des systèmes planétaires “similaires” émergent. De grands disques massifs avec de nombreux éléments lourds dans l’étoile donnent naissance à des systèmes plus ordonnés et anti-ordonnés. Les interactions dynamiques entre les planètes – telles que les collisions ou les éjections – influencent l’architecture finale », explique Mishra.

« Un aspect remarquable de ces résultats est qu’ils relient les conditions initiales de la formation planétaire et stellaire à une propriété mesurable : l’architecture du système. Des milliards d’années d’évolution se situent entre eux. Pour la première fois, nous avons réussi à combler cet énorme écart temporel et faire des prédictions vérifiables. Ce sera passionnant de voir si elles tiendront le coup », conclut Alibert.