La structure de notre système
solaire, avec ses 8 planètes en orbite autour du Soleil à peu près dans un même
plan géométrique, nous est assez familier. Le modèle standard de la formation
du système solaire fait l'hypothèse que le Soleil et les planètes se sont
formés dans un disque de gaz en rotation. La formation planétaire dans un
disque plat produit naturellement des orbites qui sont étroitement alignées
dans un même plan géométrique. Mais nous ne savons pas encore si notre système
solaire est typique des systèmes planétaires en général.
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| Vue d'artiste du système Kepler-30 et de la tache stellaire (Nature). |
En explorant les systèmes
exoplanétaires, la mission Kepler de la NASA est en train de transformer notre
compréhension de la formation et de l'évolution des systèmes de planètes
orbitant des étoiles. Kepler vise une catégorie particulière de planètes,
celles qui transitent devant leur étoile. Sanchis-Ojeda et ses collaborateurs
rapportent dans le numéro 487 de Nature un cas très intéressant de système
exoplanétaire, Kepler-30, qui apporte des informations fondamentales.
Ce système comporte pas moins de
trois planètes. Les chercheurs américains sont parvenus à montrer que
l'ensemble des trois planètes transitent dans ce système exactement dans le
même plan, à l'intérieur d'un seul petit degré d'inclinaison angulaire. Cet
arrangement très serré dans Kepler-30 est à rapprocher bien sûr de notre propre
système solaire.
Il apparaît que la différence
maximale en inclinaison entre plusieurs planètes en transit est fortement liée
à la taille de leur étoile, ainsi qu’à leur distance de l'étoile. Plus l’étoile
est petite et la distance de la planète grande, plus la probabilité de voir les
planètes dans le même plan est grande.
Si elles ne se trouvent pas dans
le même plan, on ne peut pas les voir toutes transiter… Mais une des rares
exceptions est le cas où les inclinaisons mutuelles des orbites des planètes
sont grandes, mais leurs plans orbitaux se croisent dans une ligne de nœuds qui
pointe vers la Terre. La probabilité est infime…
Sanchis-Ojeda et al. ont poussé
un peu plus loin cette astuce géométrique. Il se trouve que l’étoile du système
Kepler-30 est magnétiquement active et couvertes de taches stellaires, des
régions qui sont plus sombres et plus froides que le reste de la surface de
l'étoile, comme celles que nous connaissons sur notre Soleil.
Les auteurs ont constaté, avec
étonnement, que les trois planètes de Kepler-30 transitaient sur la même tache
stellaire. Ils ont vu le phénomène à plusieurs reprises. Et parce que la tache
stellaire est beaucoup plus petite que l'étoile elle-même, la régularité
observée exige que les orbites planétaires soient alignées de très très près, mais
aussi qu’elles soient alignées avec le plan de rotation de l'étoile !
Ils ont pu ainsi en déduire que,
tout comme notre système solaire, les planètes de Kepler-30 se sont formées par
un disque de gaz en rotation.
Il faut rappeler que toutes les
planètes extrasolaires ne sont pas forcément alignées sur le plan de rotation
de leur étoile. Le fait que certaines orbites planétaires peuvent être parfaitement
alignées avec le plan de l'équateur de leur étoile, tandis que d'autres sont extrêmement
mal alignées, montre que nous avons encore beaucoup à apprendre sur la
formation et l'évolution orbitale des planètes.
Avoir trouvé des planètes qui
s'alignent avec des taches stellaires peut sembler comme une chance inouïe.
Mais à coup sûr, cette technique aujourd’hui singulière deviendra une technique
standard d’étude (on ne parle même plus de découvertes) des systèmes
exoplanétaires dans le futur.
source :
Alignment of the stellar spin with the orbits of a three-planet system
R. Sanchis-Ojeda et al.
Nature 487, 449–453 (26 July 2012)
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