Il existe au moins six exoplanètes en orbite autour de l’étoile HD 110067 située dans la constellation de la Chevelure de Bérénice, montrent les travaux de l’astrophysicien Rafael Luque de l’Université de Chicago aux États-Unis et de collègues suisses publiés dans la revue Nature (Nouvelle fenêtre) (en anglais).
Situées à environ 100 années-lumière de la Terre, toutes ces planètes présentent un rayon compris entre celui de la Terre et celui de Neptune.
HD 110067 est une étoile de type naine orange dont la luminosité vacille entre celle des étoiles jaunes, comme le Soleil, et celle de naines rouges, comme sa voisine Proxima du Centaure (autour de laquelle se trouve l'exoplanète la plus proche de la Terre découverte à ce jour).
Ces naines orange sont des étoiles beaucoup plus vieilles [que le Soleil] autour desquelles des exoplanètes ont eu le temps d'évoluer et de se stabiliser
, explique l’astrophysicien Olivier Hernandez, directeur du Planétarium de Montréal, qui n'a pas participé à l'étude.
HD 110067 représente ainsi un objet d’étude d’un grand intérêt pour les astronomes, puisqu’elle nous montre la configuration vierge d'un système planétaire qui a évolué sans jamais subir de grands bouleversements
.
D’un télescope à l’autre
Les deux premières exoplanètes du système avaient été détectées en 2020 et 2022 à l’aide du télescope TESS de la NASA. Les données récoltées par TESS révélaient des irrégularités et plusieurs baisses de luminosité devant l'étoile, ce qui laissait présager la présence d’autres exoplanètes.
Le télescope CHEOPS de l'ESA. (Illustration artistique)
Photo : ESA
Pour ces raisons, l’astrophysicien Rafael Luque et ses collègues de l'Université de Chicago ont décidé d’utiliser le télescope CHEOPS de l’Agence spatiale européenne pour scruter à son tour le système HD 110067.
Les données récoltées par CHEOPS ont rapidement permis de détecter une troisième planète, mais aussi de trouver la clé pour débloquer l'ensemble du système
, note Rafael Luque. Résultat : il existe au moins six planètes autour de l’étoile.
En raison de la précision des orbites de résonance des six planètes, les orbites de chaque planète sont étroitement liées. (Illustration artistique)
Photo : Université de Bern/Hugh Osborn
Un système en résonance
Si les scientifiques ont trouvé les trois autres aussi rapidement, c’est qu’elles empruntent des orbites résonantes, dans lesquelles les planètes exercent des forces régulières les unes sur les autres.
Quand on est en présence de plusieurs planètes qui sont suffisamment rapprochées et qui tournent autour d'une étoile, on assiste à une espèce d'ancrage dynamique entre elles. Un peu comme ça se passe avec la Lune autour de la Terre. Ce qui fait que la période, par exemple, de rotation de la Lune autour de la Terre et sa période de rotation sur elle-même sont synchronisées.
Les périodes de rotation des planètes autour de l'étoile sont généralement dans des proportions de résonance de 3 à 2, c'est à dire pendant qu'il y en a une qui fait trois tours, l'autre fait deux tours
, ajoute l’astrophysicien.
Ainsi, en étudiant les trois planètes les plus internes, les auteurs de ces travaux ont été capables de calculer les orbites des six planètes, allant d'environ 9 jours pour la planète la plus interne à environ 21 jours pour la planète la plus externe.
Par exemple, lorsque la planète la plus proche de l'étoile effectue trois révolutions complètes autour de celle-ci, la seconde en effectue exactement deux dans le même temps.
Lorsque la planète la plus proche effectue six orbites, la planète la plus éloignée n'en fait qu'une.
Les astronomes estiment qu’environ 1 % seulement de tous les systèmes planétaires restent en résonance durant leur évolution. La découverte de ce type de systèmes orbitaux représente donc, selon eux, une occasion en or étudier la formation et l'évolution d’un système planétaire.
Les auteurs des travaux pensent que les six exoplanètes de HD 110067 ne seraient pas de petites super-Terres
rocheuses, mais bien des mini-Neptunes gazeuses.
Selon eux, le système serait resté pratiquement inchangé depuis sa naissance, il y a au moins 4 milliards d'années, et offre une chance d'en apprendre davantage sur les sous-Neptunes et sur la façon dont les systèmes de cette configuration peuvent se former
, note Rafael Luque.
Aucune de ces planètes ne se trouve dans la zone habitable autour de l'étoile, ce qui permettrait d'abriter de l'eau liquide, une condition nécessaire à la présence de la vie.
HD 110067 est l'étoile la plus brillante détectée à ce jour qui abrite plus de quatre exoplanètes en transit. Elle pourrait contenir d'autres planètes qui pourraient exister à l'intérieur ou au-delà de la zone tempérée, bien que de telles observations n'aient pas été faites jusqu'à présent.
Les auteurs ont calculé les masses de trois des planètes du système, un travail qui montre qu’elles sont de faibles densités, ce qui suggère la présence d'atmosphères denses dominées par l'hydrogène.
Comme ces planètes présentent toutes une taille inférieure à Neptune et que leur atmosphère est probablement étendue, elles constituent des candidates idéales pour l'étude de la composition de leur atmosphère à l'aide du télescope spatial James Webb et des futurs télescopes Ariel et Platon de l'ESA.
Le désert des Neptunes chaudes
À ce jour, parmi les exoplanètes situées près de leur étoile, on a détecté très peu de Neptunes chaudes, par comparaison aux Jupiters chaudes d'un côté et des super-Terres de l'autre,
remarque Olivier Hernandez.
Une explication plausible est qu'elles perdraient leur atmosphère assez rapidement, devenant alors des planètes chthoniennes
, qui sont en quelque sorte des résidus planétaires d'une planète gazeuse.
L'intérêt de ce type d'étude est d'essayer de comprendre si on peut trouver des Neptune chaudes dans ces régions.
Est-ce que les Neptunes chaudes se transforment en super-Terres simplement parce qu'elles sont trop proches de leur étoile et que leur atmosphère disparaît complètement? Ou elles ont plutôt tendance à migrer vers l'extérieur du système planétaire et devenir froides comme celles de notre système solaire?
HD 110067 est le deuxième système planétaire en résonance orbitale révélé par CHEOPS. Le premier se nomme TOI 178 et se trouve à environ 200 années-lumière de la Terre.
Cette vue d’artiste représente la vue du système TOI-178 depuis la planète la plus éloignée.
Photo : ESO/L. Calçada/spaceengine.org
Une valse de six planètes détectée autour d'une étoile - Radio-Canada.ca
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