Planètes extrasolaires : des systèmes planétaires
Les planètes extrasolaires: souvent en famille
Dix-huit des 161 systèmes planétaires connus sont multiples : nous y avons détecté non pas une seule, mais deux ou trois planètes, voire 4 pour le système de 55 Cancri. Cela peut sembler peu comparé aux neuf planètes du système solaire, mais il faut se rappeler les terribles limitations des méthodes actuelles de détection. Si nous étions à quelques années-lumière du système solaire et si nous avions commencé à l’observer il y a une quinzaine d’années avec des instruments comme ELODIE, nous aurions tout juste été capables d’y détecter Jupiter. Dans ces conditions, il est plus que probable que les systèmes planétaires doivent être la règle plutôt que l’exception. Ici donc, pour une fois, notre système solaire ne fait pas bande à part : il semble bien que les planètes se trouvent plus souvent en troupeau que solitaires.
Dans trois des systèmes planétaires connus, les orbites des planètes sont dans une configuration très particulière, appelée résonance : le rapport des temps de révolution des deux planètes est égal au rapport entre deux petits nombres entiers, 3/2 par exemple. C’est ainsi que dans HD 82943 et GJ876, la planète externe tourne autour de l’étoile en (presque) exactement deux fois plus de temps que la planète interne. Pour 55 Cnc, le rapport est (presque) exactement trois. Ces phénomènes de résonance sont bien connus dans le système solaire. Pluton et Neptune sont en résonance 3 : 2 ; dans le système de Saturne avec son grand nombre d’anneaux et de satellites, le phénomène est quasi universel, avec par exemple une résonance 4 : 3 entre les satellites Titan et Hypérion. On peut ajouter à cela le système planétaire multiple du pulsar PSR B1257+12, qui abrite au moins trois planètes, dont deux, la planète b, de masse 4,3 MT, et la planète c, de masse 3,9 MT, sont dans des orbites très proches de la résonance 3 : 2. Information supplémentaire, on a pu montrer que ces planètes tournaient pratiquement dans le même plan.
Même si l’étoile à neutrons qui donne lieu au phénomène de pulsar ne ressemble vraiment pas beaucoup à une étoile de type solaire, cela suggère que le processus de formation des planètes est le même dans les deux types d’objets, et commence par un disque de gaz et de poussières en rotation autour de l’étoile.
Les résonances observées montrent que les effets dynamiques peuvent être importants dans ces systèmes multiples. Si deux planètes s’installent dans des orbites résonnantes, leurs interactions gravitationnelles ont toujours lieu au même moment de leur orbite et peuvent s’amplifier. Il n’est pas impossible alors qu’une des planètes éjecte l’autre. La question de la stabilité des systèmes planétaires multiples intéresse beaucoup les spécialistes de mécanique céleste, heureux d’avoir autre chose que le système solaire à étudier! Les résultats sont un peu inquiétants pour les systèmes de planètes en résonance 2 : l.A l’échelle du million d’années, il est bien possible que la plus massive des deux planètes se fasse éjecter par la plus petite…
Vidéo : Planètes extrasolaires : des systèmes planétaires
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