TOI-178 : un sytème avec 5 planètes en transit et en « résonance orbitale »
On dit qu’une planète est en transit devant son étoile quand, vue depuis un télescope, elle passe devant l’étoile. Elle fait alors une petite éclipse qui dure quelques heures. On a détecté à ce jour près de 3500 planètes en transit dans plus de 2600 systèmes planétaires.
L’immense intérêt des transits est que, si la planète a une atmosphère, une partie de la lumière de l’étoile passe à travers cette atmosphère, ce qui change alors les couleurs de cette partie de l’étoile. De ces changements de couleur on peut déduire quels gaz sont présents dans l’atmosphère de la planète. De là, déduire qu’il y a peut-être « de la vie » sur quelque planète ainsi observée est encore hasardeux. Il y a encore un grand pas à franchir car en réalité on ne sait pas extrapoler de façon fiable ce que l’observe sur Terre.
Le James Webb Telescope va observer un système à 7 planètes en transit déjà très étudié, TRAPPIST-1. Depuis sa découverte en 2016, un autre système intéressant avec trois planètes a été détecté autour de l’étoile TOI-178 par le satellite TESS de la NASA (Transiting Exoplanet Survey Satellite), dédié à la recherche de transits planétaires. Initialement repéré par un chercheur de l’Observatoire de Paris, il semblait présenter une configuration que les astronomes cherchent depuis longtemps, une possible co-orbitalité: deux planètes sur la même orbite, ayant de ce fait la même période. Cela a incité toute une équipe européenne à chercher à en savoir plus par de nouvelles observations, car bien qu’une telle configuration orbitale soit observée pour de nombreux astéroïdes orbitant Jupiter et Neptune, cela n’a jamais été observé dans un système exoplanètaire. Afin de confirmer leurs prédictions, les astronomes ont réuni de nombreuses observations au sol, avec le Very Large Telescope (VLT) européen situé au Chili en utilisant les instruments ESPRESSO, NGTS , SPECULOOS , ainsi que des observations depuis l’espace avec le satellite CHEOPS de l’Agence Spatiale Européenne (4 visites pour un total de 11,9 jours d’observation!). Et alors, ô surprise, ce système ne contient pas trois planètes dont deux co-orbitales, mais six, ayant chacune des périodes distinctes, respectivement 1.9, 3.2, 6.5, 9.9, 15.2 et 20.7 jours. Ce système planétaire présente une architecture très intéressante. car remarquable: sur les 6 planètes, 5 ont des périodes orbitales très particulières. Les cinq planètes extérieures du système TOI-178 suivent en effet une chaîne 18 : 9 : 6 : 4 : 3 , c’est à dire qu’elles forment une chaine de résonance: leurs périodes sont liées par des multiples entiers: lorsque la seconde planète fait 18 orbites autour de l’étoile, la troisième en fait exactement 9, la quatrième 6, la cinquième 4 et la sixième 3. Les systèmes planétaires en chaine de résonance sont rares et précieux car ils permettent de contraindre la stabilité du système dans le temps ainsi que la configuration orbitale et les masses des planètes à partir de l’observation de leurs transits uniquement. Cette particularité peut être un avantage précieux quand les masses ne sont pas mesurables par la méthode des vitesses radiales, comme c’est le cas pour le système TRAPPIST-1 . Petite déception, les deux planètes qui étaient supposées être sur la même orbite n’étaient qu’une erreur d’interprétation due au trop petit nombre d’observations par TESS.
Les masses des planètes ont été obtenues à partir de la méthode des vitesses radiales grâce à l’instrument ESPRESSO du VLT et leurs rayons par la méthode des transits (observés par CHEOPS, NGTS et SPECULOOS). À partir de ces deux grandeurs, les densités des planètes ont pu être estimées.
A leur grande surprise, les astronomes se sont aperçus que la densité était très variable d’une planète à l’autre, ce qui remettrait en question la compréhension actuelle de la formation et de l’évolution des systèmes planétaires en général. Contrairement à ce qui se passe dans le système solaire et dans les autres systèmes à plusieurs planètes, la densité ne décroît pas lorsqu’on s’éloigne de l’étoile, mais présente des hauts et des bas en fonction de la distance.
Cela pose de sérieux problèmes aux modèles de formation des systèmes planétaires.
L’équipe qui a découvert ce système intrigant a obtenu 24 heures d’observations sur la camera NIRSpec du JWST. La mesure des abondances relatives de diverses molécules dans ces planètes grâce aux transits permettra de contraindre les scénarios de formation du système (« migration » ou non des planètes dans le système).
Pour en savoir plus :
Merci des informations que vous mettez à notre disposition. J’apprécie.
Cet article est occasion de vous demander, si vous le voulez bien, des explications sur les résonnances ornitales. Qu’est-ce qui les génère ? Comment se les explique-t-on ?
Cher Monsieur,
Malgré un repos forcé par ce maudit virus je ne vous ai pas oublié. Je pense que vous vouliez parler de résonances orBitales. Si vous posez la question, c’est que vous savez comment ce phénomène se manifeste, et je ne prétends pas vous expliquer de quoi il s’agit. Par contre, je consulte nos “spécialistes” pour savoir ce qui les génère. Je n’ai pas aujourd’hui de réponses satisfaisantes, hélas. Mais j’y travaille, et vous promets que vous aurez une réponse. Il semble qu’il s’agit d’un mécanisme “bien connu” de la mécanique céleste, et pourtant personne ne m’a donné à ce jour une explication simple. Je ne vous oublierai pas. Si quelques internautes pouvaient apporter quelque lumière, je leur en saurais gré.
Merci pour votre intérêt pour le site!
Cordialement,
Patrice Bouchet