Africa-Press – Guinée. La toute première exoplanète détectée autour d’une étoile semblable au Soleil, en 1995, n’a pas seulement ouvert un nouveau champ de recherche. Elle a posé un problème de physique planétaire qui n’est toujours pas complètement refermé. Cette planète, aussi massive que Jupiter mais bouclant son orbite en quelques jours, se trouvait dans une région où, selon les modèles classiques, une géante gazeuse ne peut tout simplement pas se former. Depuis, les Jupiters chauds se sont multipliés dans les observations, mais la mécanique de leur formation reste largement débattue.
Le temps comme traceur de migration
Deux grands scénarios sont évoqués, le premier, dit de migration à forte excentricité, repose sur des interactions gravitationnelles violentes. Une planète géante formée loin de son étoile voit son orbite brutalement perturbée par un autre objet. Elle se retrouve alors sur une trajectoire très allongée, frôlant son étoile à chaque passage. Les forces de marée finissent par arrondir cette orbite, mais au prix d’un long processus dissipatif.
Le second scénario, plus paisible, est celui de la migration dans le disque protoplanétaire. La planète, encore plongée dans le gaz et la poussière de son disque natal, échange du moment cinétique avec ce milieu et spirale progressivement vers l’intérieur. Pendant longtemps, distinguer ces deux chemins à partir des observations a relevé de l’exercice d’équilibriste. Une orbite fortement inclinée par rapport à l’axe de rotation de l’étoile suggère un passé chaotique. Mais les mêmes forces de marée qui arrondissent l’orbite peuvent aussi réaligner le système avec le temps.
C’est sur ce point qu’intervient le travail mené par Yugo Kawai et Akihiko Fukui, de l’Université de Tokyo. Leur idée est simple sur le papier: si un Jupiter chaud s’est formé par migration à forte excentricité, alors la phase de circularisation par marées doit avoir été suffisamment rapide pour s’achever avant aujourd’hui. En d’autres termes, le temps caractéristique nécessaire pour transformer une orbite très elliptique en une orbite quasi circulaire doit être plus court que l’âge du système.
Les chercheurs ont donc calculé ces temps de circularisation pour plus de 500 Jupiter chauds connus, en tenant compte de la masse de la planète, de sa période orbitale et de l’intensité des forces de marée. Selon les résultats, publiés dans la revue The Astrophysical Journal, environ 30 planètes présentent une contradiction difficile à ignorer. Leur orbite est aujourd’hui presque parfaitement circulaire, mais le temps nécessaire pour la circulariser dépasse l’âge estimé de leur système.
Des systèmes restés intacts
Autrement dit, ces planètes n’ont tout simplement pas eu le temps de passer par une phase d’orbite extrêmement excentrique. Elles n’ont pas plongé vers leur étoile à la suite d’un choc gravitationnel, mais ont très probablement glissé vers l’intérieur dès leur jeunesse, au sein du disque protoplanétaire. Ce sous-ensemble de Jupiter chauds coche d’autres cases attendues pour une migration douce. Aucun de ces systèmes ne montre de désalignement mesurable entre l’orbite de la planète et la rotation de l’étoile.
Plus intéressant encore, plusieurs de ces géantes chaudes cohabitent avec d’autres planètes sur des orbites plus lointaines. Une telle architecture est difficilement compatible avec une migration à forte excentricité. Les interactions gravitationnelles capables de projeter une planète géante vers l’intérieur ont tendance à déstabiliser, voire éjecter, les autres planètes du système. À l’inverse, une migration progressive dans le disque peut préserver une organisation planétaire relativement ordonnée.
Cette identification ouvre une perspective nouvelle. Si ces planètes ont migré au sein du disque, leur composition atmosphérique devrait porter la signature de la région où elles se sont formées. Les rapports d’éléments comme le carbone et l’oxygène, mesurables avec les télescopes actuels et à venir, pourraient permettre de remonter à leur lieu de naissance dans le disque protoplanetaire.
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