Pas si prévisible: de petites planètes peuvent se former autour d'étoiles avec des éléments moins lourds
Les scientifiques ont longtemps cru que les petites planètes semblables à la Terre se formaient uniquement autour des étoiles présentant une concentration élevée en éléments tels que le fer et le silicium. Mais une nouvelle étude menée par des chercheurs du Danemark, de Suède et des États-Unis indique que des petites planètes peuvent en fait se former autour d'étoiles comportant une grande variété d'éléments lourds. Ces résultats augmentent la probabilité que des petites planètes semblables à la Terre puissent être beaucoup plus répandues dans l'Univers qu'on ne le pensait. Pour l'étude, publiée dans la revue Nature, l'équipe a utilisé le télescope spatial Kepler de la NASA (National Aeronautics and Space Administration) pour étudier la composition élémentaire de 150 étoiles, avec 226 planètes potentielles plus petites que Neptune. L'un des chercheurs, Anders Johansen de l'Université de Lund, en Suède, a bénéficié d'une subvention de démarrage du Conseil européen de la recherche (CER) pour le projet PEBBLE2PLANET («From pebbles to planets: towards new horizons in the formation of planets»). Il est financé à hauteur de 1 330 000 euros au titre du thème «Idées» du septième programme-cadre de l'UE (7e PC). L'auteur principal de l'étude Lars A. Buchhave, un astrophysicien du Niels Bohr Institute et du Centre for Star and Planet Formation de l'Université de Copenhague, déclare: «Je voulais vérifier si les petites planètes avaient besoin d'un environnement particulier pour se former, comme les planètes gazeuses géantes dont nous savons qu'elles se développent de préférence dans des environnements présentant une concentration élevée d'éléments lourds. Cette étude démontre que les petites planètes ne font aucune distinction et se forment autour d'étoiles présentant des concentrations en métaux lourds très variées, y compris celles qui présentent seulement 25 pour cent de la métallicité du soleil». L'étude révèle que des planètes dont la taille est jusqu'à quatre fois supérieure à celle de la Terre peuvent se former autour d'étoiles avec des contenus en éléments lourds très variés, y compris les étoiles présentant une métallicité plus faible que le soleil. Une étoile est une grosse boule de gaz incandescent qui produit de l'énergie par fusion d'hydrogène et d'hélium dans des éléments de plus en plus lourds. Lorsque l'ensemble du noyau s'est transformé en fer, il n'est plus possible d'en extraire de l'énergie et l'étoile meurt, dégageant de gros nuages de gaz et de poussière dans l'espace. Ces nuages se condensent, puis se transforment en nouvelles étoiles ou planètes. Chaque génération d'étoile présente une concentration plus élevée en éléments lourds que la précédente. Les planètes se forment à partir des restes des nuages de gaz et de poussière qui tournent autour de l'étoile nouvellement formée. Dans les générations ultérieures d'étoiles comportant une concentration élevée d'éléments lourds, la poussière et les particules de gaz restants qui entraîneront la formation de planètes ont une composition élémentaire qui est la plus susceptible de favoriser la formation de planètes gazeuses géantes, comme Jupiter et Saturne. Mais cette nouvelle étude indique que les choses sont différentes pour les planètes plus petites, comme l'explique Lars A. Buchhave: «Nous avons réalisé une analyse spectroscopique de la composition élémentaire des étoiles de 226 exoplanètes. La plupart des planètes sont petites, c'est-à-dire qu'elles correspondent aux planètes solides de notre système solaire ou jusqu'à quatre fois le rayon de la Terre. Ce que nous avons découvert c'est que, contrairement aux planètes gazeuses géantes, l'apparition de petites planètes ne dépend pas fortement du fait que les étoiles présentent une concentration élevée en éléments lourds. Des planètes dont la taille est jusqu'à quatre fois celle de la Terre peuvent se former autour d'étoiles très différentes et aussi d'étoiles dont les concentrations en éléments lourds sont moindres». Par conséquent, puisqu'elles ne dépendent pas d'une concentration élevée d'éléments lourds dans les étoiles hôtes pour se former, des planètes comme la Terre pourraient être beaucoup plus répandues que nous le pensons, dans l'ensemble de la galaxie. Depuis son lancement en 2009, le télescope spatial Kepler recherche des planètes en surveillant en permanence plus de 150 000 étoiles, à la recherche de baisses de luminosité causées par le passage de planètes. Au moins trois passages sont nécessaires pour vérifier qu'un signal est une planète. Des observations de suivi avec des télescopes terrestres sont également nécessaires pour confirmer l'existence d'une planète. Dans le cadre de cette étude, les observations spectroscopiques terrestres ont été réalisées au Nordic Optical Telescope (NOT) à La Palma, dans les Îles Canaries et avec trois télescopes aux États-Unis: le Fred Lawrence Whipple Observatory (FLWO) à Mount Hopkins en Arizona; le McDonald Observatory à l'Université du Texas à Austin; et le W. M. Keck Observatory à Mauna Kea à Hawaï.Pour de plus amples informations, consulter: Université de Copenhague: http://www.ku.dk/english/
Pays
Danemark, Suède, États-Unis