Elles tournent autour de leur étoile dans une valse parfaitement synchronisée: les télescopes américain TESS et européen Cheops ont révélé un système de six exoplanètes, une découverte capitale pour comprendre la formation du système solaire, selon une étude parue mercredi.
Découverte d'un nouveau système de planètes sextuplées
Cette illustration fournie par l'Agence spatiale européenne montre à quoi pourrait ressembler l'exoplanète TRAPPIST-1 b.
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NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI), T. P. Greene (NASA Ames), T. Bell (BAERI), E. Ducrot (CEA), P. Lagage (CEA)/NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI), T. P. Greene (NASA Ames), T. Bell (BAERI), E. Ducrot (CEA), P. Lagage (CEA)
Les six planètes orbitent autour de HD 110067, une étoile brillante située à environ 100 années-lumière de notre système solaire, dans la constellation de la Chevelure de Bérénice, et visible depuis l'hémisphère nord de la Terre.
C'est un système très compact qui tiendrait dans l'orbite de Mercure, la planète la plus proche du Soleil, explique Adrien Leleu, de l'Université de Genève, l'un des principaux auteurs de l'étude publiée dans Nature.
Toutes ces planètes sont dites chaudes, d'un diamètre compris entre celui de la Terre et celui de Neptune, avec une composition semblable à cette dernière: "un corps rocheux recouvert d'une épaisse enveloppe de gaz", détaille l'astrophysicien.
Aucune de ces "mini-Neptune" ne se trouve dans la zone habitable, c'est-à-dire à bonne distance de son étoile pour avoir de l'eau liquide, condition pour abriter la vie.
Mais les six comparses possèdent une qualité remarquable: leurs périodes orbitales, c'est-à-dire le temps qu'elles mettent à tourner autour de leur étoile, sont parfaitement synchronisées. Du jamais vu au sein de la population des plus de 5.000 exoplanètes dénichées depuis la découverte de la première en 1995.
Tout a commencé en 2020 avec l'observation de l'étoile HD 110067, un astre de masse similaire à notre Soleil, par le télescope spatial TESS de la Nasa, qualifié de "chasseur d'exoplanètes".
Mystère résolu
Il y détecte d'abord deux planètes grâce à la méthode des transits, qui mesure les variations de luminosité qu'entraîne le passage d'une planète devant son étoile hôte.
La première planète, la plus proche de l'étoile, a une période orbitale courte - neuf jours.
Mais d'étranges signaux de transit intriguent les astronomes qui soupçonnent la présence d'autres planètes, plus distantes et donc à période de révolution plus longue. Que TESS ne peut néanmoins trouver car il est conçu pour scanner le ciel par tranches de quelques semaines, pas pour observer les orbites les plus longues.
Les astronomes ont fait alors appel au télescope Cheops de l'Agence spatiale européenne (ESA), "capable de s'arrêter sur une étoile aussi longtemps qu'on le souhaite", a détaillé Hugh Osborn l'un des auteurs, lors d'une conférence de presse.
Cheops parvient progressivement à identifier quatre autres planètes. "En 2023, le mystère est enfin résolu", raconte ce chercheur de l'Université de Berne.
HD 110067 présente un équilibre parfait grâce à un système de synchronisation par paires, où les planètes s'attirent les unes les autres sous l'effet de la gravité.
La mécanique est bien huilée: quand la première planète fait trois tours de l'étoile, la deuxième en fait deux; quand la deuxième en fait trois, la troisième en fait deux.... et ainsi de suite. Au final, la dernière effectue un tour quand la première en fait six: la preuve que toutes les planètes sont connectées via une "chaîne de résonance", décrypte le Pr Leleu.
Beauté mathématique
"C'était merveilleux de voir une telle beauté mathématique dans la nature", a commenté le Dr Osborn.
De tous les systèmes planétaires connus, c'est le seul à posséder autant de planètes en telle harmonie.
"Pourtant, dans la théorie, c'est comme ça que les planètes se forment", souligne Rafael Luque, astrophysicien à l'Université de Chicago, premier auteur de l'étude.
Le système d'HD 110067 est quasiment inchangé depuis sa naissance il y a au moins quatre milliards d'années.
En revanche, notre système solaire, à peine plus âgé, n'a pas de résonance "simple" entre ses huit planètes, selon le Pr Leleu.
La faute peut-être à des "évènements chaotiques fréquents après la naissance d'un système planétaire, comme la formation d'une planète géante du type Jupiter ou Saturne qui peut déstabiliser les orbites des planètes plus petites, ou l'impact d'une météorite géante", suggère le Pr Luque.
HD 110067 servira ainsi de référence pour comprendre les origines de la formation de notre système solaire, né de la dissipation d'un disque protoplanétaire mais dont on connaît mal l'histoire.