Découverte d’un nouveau système planétaire

Jusquà sept planètes autour dune étoile semblable au Soleil Des astrophysiciens de lUNIGE identifient un riche système exoplanétaire

Communiqué de presse – Une équipe dastronomes de lUNIGE a découvert, au moyen de linstrument HARPS, un système planétaire comprenant au moins cinq planètes orbitant autour de létoile HD 10180, et qui ressemble à notre Soleil. Les chercheurs ont aussi établi la preuve de lexistence de deux planètes supplémentaires, dont lune aurait la masse la plus petite jamais détectée. Cela rend ce système similaire à notre propre système en ce qui concerne le nombre de planètes (sept, à comparer aux huit planètes du système solaire). En outre, les astronomes ont mis en évidence le fait que les distances entre les planètes et leur étoile suivent un arrangement régulier, qui est aussi observé dans notre système solaire.

Nous avons trouvé ce qui est
probablement le système planétaire le plus fourni connu à ce jour,
commente Christophe Lovis, premier auteur de larticle décrivant les
résultats et chercheur à lUniversité de Genève (UNIGE). Cette
découverte marque aussi un tournant dans le domaine des exoplanètes: la possibilité détudier des systèmes complexes et plus seulement des planètes individuelles. Lanalyse des mouvements des planètes dans ce système révèle des interactions
gravitationnelles complexes entre les différents corps et nous donne
des informations sur lévolution à long terme du système.»

HARPS, FABULEUX APPAREIL
Léquipe internationale dastronomes a utilisé le spectromètre HARPS,
monté sur le télescope de 3.6m de lESO à La Silla (Chili), pour
suivre, six années Durant, létoile HD 10180, située à 127
années-lumière dans la constellation australe de lHydre. HARPS est un
instrument à la précision inégalée, ce qui en fait le meilleur chasseur
de planètes au monde.

Grâce aux 190 mesures obtenues avec HARPS, les astronomes ont pu
détecter les infimes mouvements de va-et-vient de létoile causés par
lattraction gravitationnelle dau moins 5 objets. Les cinq signaux les
plus forts correspondent à des planètes ayant environ la masse de
Neptune entre 13 et 25 fois la masse de la Terre [1] qui orbitent
autour de létoile en 6 à 600 jours. Ces planètes se trouvent à des
distances de 0.06 à 1.4 fois la distance Terre-Soleil.

DEUX AUTRES EXOPLANÈTES IDENTIFIÉES
«Nous avons aussi de solides raisons de croire que deux autres planètes
sont présentes dans le système» ajoute Christophe Lovis. Lune
ressemble à Saturne, avec une masse minimale de 65 fois la Terre, et
orbite en 2200 jours. Lautre serait lexoplanète la moins massive
jamais découverte, avec une masse minimale de seulement 1.4 fois la
Terre. Elle se trouve extrêmement proche de son étoile, à seulement 2%
de la distance Terre-Soleil. Une année sur cette planète ne dure que 1.18 jour
terrestre. «Cet objet imprime à son étoile un mouvement de seulement 3
km/h plus lent quune personne qui marche et ce mouvement est très
difficile à mesurer», explique Damien Ségransan, membre de léquipe. Si
elle est confirmée, cette planète représenterait un exemple
supplémentaire de planète rocheuse et bouillante, comme CoRoT-7b,
découverte lannée dernière.

HYPOTHÈSES ET CONFIRMATIONS
Le nouveau système planétaire autour de HD 10180 est unique pour
plusieurs raisons. Tout dabord, avec au moins 5 planètes ressemblant à
Neptune à des distances inférieures à lorbite de Mars, ce système est
plus peuplé que le système solaire dans ses régions intérieures, et ses
planètes y sont bien plus massives [2]. De plus, le système ne contient
probablement pas de planètes géantes comme Jupiter. Toutes ses planètes
circulent sur des orbites quasiment circulaires.

Jusquà présent, les astronomes connaissaient quinze systèmes
comprenant au moins trois planètes. Le dernier détenteur du record
était létoile 55 Cancri, qui a cinq planètes dont deux géantes
gazeuses. Les systèmes de petites planètes comme HD 10180 semblent
être assez fréquents, mais leur formation et leur histoire restent un
mystère, commente Christophe Lovis. En utilisant la nouvelle
découverte ainsi que les données dautres systèmes connus, les
astronomes ont trouvé un équivalent de la loi de Titius-Bode qui existe
dans notre système solaire: les distances des planètes à leur étoile
semblent suivre un arrangement régulier [3]. «Ce pourrait être une
signature du processus de formation de ces systèmes planétaires»,
explique le professeur Michel Mayor, membre de léquipe.

LIEN ENTRE MASSE PLANÉTAIRE ET PROPRIÉTÉS STELLAIRES
Un autre résultat important obtenu par les chercheurs en étudiant ces
systèmes est quil existe une corrélation entre la masse dun système
et les éléments chimiques que contient son étoile hôte. Tous les
systèmes très massifs se trouvent autour détoiles relativement
massives et riches en éléments lourds, alors que les quatre systèmes
les plus légers orbitent autour détoiles de masse plus faible et
pauvres en éléments lourds [4]. Ces propriétés confirment les modèles
théoriques actuels.
La découverte est annoncée aujourdhui lors de la conférence internationale intitulée Détection et dynamique
des exoplanètes en transit, qui se tient à lObservatoire de Haute-Provence (France).

NOTES
[1] Avec la méthode des vitesses radiales, les astronomes peuvent mesurer uniquement la masse minimale dune planète, car celle-ci dépend de linclinaison du plan orbital par
rapport à la ligne de visée, qui est inconnue. Dun point de vue
statistique, la masse minimale est cependant souvent proche de la masse réelle.
[2] En moyenne, les planètes dans les régions internes du système de HD 10180 ont une masse 20 fois supérieure à la Terre, alors que la masse moyenne des planètes du système solaire interne (Mercure, Vénus, Terre et Mars) est seulement dune demi-fois la Terre.
[3] La loi de Titius-Bode stipule que les distances des planètes au
Soleil suivent une séquence régulière. Pour les planètes extérieures,
la loi prédit que chaque planète se trouve environ 2 fois plus loin du
Soleil que la planète précédente. Lhypothèse a pu correctement prédire les orbites de Cérès et Uranus, mais échoue à prédire celle de Neptune.
[4] Daprès les définitions utilisées en astronomie, les métaux
représentent tous les éléments chimiques à lexception de lhydrogène
et de lhélium. Ces métaux, à quelques exceptions près, ont tous été
créés par les diverses générations détoiles. Les planètes rocheuses
sont donc faites de métaux.

INFORMATIONS SUPPLÉMENTAIRES
Ces recherches sont présentées dans un article soumis à la revue
Astronomy & Astrophysics (The HARPS search for southern
extra-solar planets. XXV. Up to seven planets orbiting HD 10180:
probing the architecture of low-mass planetary systems par C. Lovis et
al.).

Léquipe est formée de C. Lovis, D. Ségransan, M. Mayor, S. Udry, F. Pepe, et D. Queloz (Observatoire de Genève, Université de Genève, Suisse), W. Benz (Universität Bern, Suisse), F.
Bouchy (Institut dAstrophysique de Paris, France), C. Mordasini
(Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Allemagne), N. C.
Santos (Universidade do Porto, Portugal), J. Laskar (Observatoire de
Paris, France), A. Correia (Universidade de Aveiro, Portugal), J.-L.
Bertaux (Université Versailles Saint-Quentin, France) et G. Lo Curto
(ESO).

CONTACTS

Christophe Lovis
Observatoire de lUniversité de Genève
Tél. +41 78 728 03 54 (mobile)
Courriel: [email protected]

Damien Ségransan
Observatoire de lUniversité de Genève
Tél. +41 22 379 24 79
Courriel: [email protected]

Francesco Pepe
Observatoire de lUniversité de Genève
Tél. +41 22 379 23 96
Courriel: [email protected]

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