La formation des systèmes planétaires : les planètes de pulsar
Deux systèmes connus, aux histoires très différentes:
Parmi la quarantaine de pulsars « milliseconde » identifiés dans la Galaxie, nous ne connaissons que deux pulsars à planètes. A première vue, le taux de détection n’est ni pire ni meilleur que celui des autres étoiles surveillées par vélocimétrie. Mais rappelons-nous : le chronométrage d’un pulsar permet de détecter des corps de la masse d’un astéroïde. Quand on ne trouve pas de planète, c’est beaucoup plus significatif que le résultat négatif d’une étude des vitesses radiales. Les pulsars à planètes sont donc bel et bien des phénomènes rares.
Les deux exemples connus sont assez différents. PSR1257+12 a un système de trois planètes de masse terrestre (4,3 et 3,9 Mt) entassées dans un rayon plus petit que l’orbite de Mercure. Deux de ces planètes sont en résonance 3 : 2, c’est-à-dire que l’une accomplit exactement trois révolutions quand l’autre en fait deux. Plusieurs théories ont été avancées pour expliquer la présence de ces planètes.
Si l’étoile qui a donné naissance au pulsar possédait des planètes, elles n’ont sans doute pas survécu à l’explosion de supernova idont le résidu est le pulsar. En revanche, s’il y avait un disque protoplanétaire ou un disque de débris assez massif – plusieurs centaines de masses terrestres – il est possible qu’il ait survécu, et que ses restes aient donné naissance à des planètes. Autre possibilité: le pulsar avait un compagnon stellaire qui a été disloqué par les forces de marée, pour donner un disque dans lequel des planètes sont nées. Si le pulsar est né dans la fusion de deux étoiles naines blanches – c’est le stade ultime de la vie d’une étoile peu massive comme le Soleil -, il pourrait également se former un disque. Tous ces processus sont possibles, mais ne se produisent pas tous les jours !
PSR1620-26 est vraiment un cas différent. Voici une planète de masse jovienne (2,5 Mj) en orbite autour d’un couple composé d’une naine blanche et d’une étoile à neutron (le pulsar). L’ensemble se trouve localisé dans l’amas globulaire M4. La raison invoquée pour la présence de cette planète est vraiment étonnante : elle aurait été empruntée à une autre étoile ! On sait que dans le cœur des amas globulaires, la densité d’étoiles est si grande que les interactions entre étoiles sont fréquentes. Donc, cette étoile à planète passant à proximité d’un couple formé de deux étoiles à neutrons aurait échangé sa place avec une des étoiles à neutrons, emmenant avec elle sa planète qui se serait mise en orbite autour du nouveau couple, formé maintenant d’une étoile à neutrons et d’une étoile ordinaire, évoluant plus tard en naine blanche. Un cas d’école pour la mécanique céleste, mais à nouveau une configuration qui ne doit pas être fréquente.
La planète de PSR1620-26 est un des rares exemples connus de planète dans un environnement déficient en éléments lourds. Nous avons vu que la recherche de planètes par la méthode des vitesses radiales s’avère beaucoup plus efficace quand on vise des étoiles dont le contenu en éléments lourds est supérieur à celui du Soleil. A cette règle, le système solaire est une exception évidente. PSR1620-26 en est une autre, l’amas globulaire dans lequel ce pulsar est situé étant composé d’étoiles parmi les plus déficientes que l’on connaisse. Encore un mystère de la formation des planètes…
Vidéo : La formation des systèmes planétaires : les planètes de pulsar
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