La découverte de planètes extra-solaires s'est certainement réchauffée ces dernières années. Avec le déploiement du Kepler En 2009, plusieurs milliers de candidats exoplanètes ont été découverts et plus de 2 500 confirmés. Dans de nombreux cas, ces planètes étaient des géantes gazeuses en orbite près de leurs étoiles respectives (alias «Hot Jupiters»), ce qui a confondu certaines notions courantes sur la façon et le lieu de formation des planètes.
Au-delà de ces planètes massives, les astronomes ont également découvert un large éventail de planètes qui vont des planètes terrestres massives («Super-Terres) aux géants de la taille de Neptune. Dans une étude récente, une équipe internationale d'astronomes a découvert trois nouvelles exoplanètes en orbite autour de trois étoiles différentes. Ces planètes sont un lot intéressant de découvertes, composé de deux «Saturnes chauds» et d'un Super-Neptune.
Cette étude, intitulée «La découverte de WASP-151b, WASP-153b, WASP-156b: un aperçu de la migration des planètes géantes et de la limite supérieure du désert neptunien», a récemment paru dans la revue scientifique Astronomie et astrophysiques. Dirigé par Olivier. D. S. Demangeon, chercheur à l'Institut d'astrophysique et des sciences spatiales du Portugal, l'équipe a utilisé les données du relevé de chasse aux exoplanètes SuperWASP pour détecter les signes de trois nouvelles géantes gazeuses.
Le Super Wide Angle Search for Planets (SuperWASP) est un consortium international qui utilise la photométrie de transit grand angle pour surveiller le ciel nocturne pour les événements de transit. Le programme repose sur des observatoires robotiques situés sur deux continents - SuperWASP-North, situé à l'observatoire Roque de los Muchachos aux Canaries; et SuperWASP South, à l'Observatoire astronomique sud-africain, près de Sutherland, en Afrique du Sud.
À partir des données de l'enquête SuperWASP, le Dr Demangeon et ses collègues ont pu détecter trois signaux de transit provenant de trois étoiles distantes - WASP-151, WASP-153 et WASP-156. Elle a ensuite été suivie d'observations spectroscopiques réalisées à l'aide de l'Observatoire de Haute-Provence en France et de l'Observatoire de La Silla au Chili, ce qui a permis à l'équipe de confirmer la nature de ces planètes.
À partir de cela, ils ont déterminé que WASP-151b et WASP-153b sont deux «Saturnes chauds», ce qui signifie que ce sont des géantes gazeuses à faible densité avec des orbites proches. Ils tournent en orbite autour de leurs soleils respectifs, qui sont tous les deux des premières étoiles de type G (alias naines jaunes, comme notre Soleil), avec une période orbitale de 4,53 et 3,33 jours. Le WASP-156b, quant à lui, est un Super-Neptune qui orbite autour d'une étoile de type K (naine orange). Comme ils l'ont indiqué dans leur étude:
«WASP-151b et WASP-153b sont relativement similaires. Leurs masses de 0,31 et 0,39 M Jup et les axes semi-majeurs de 0,056 AU et 0,048 AU indiquent respectivement deux objets de taille Saturne autour des premières étoiles de type G de magnitude V ~ 12,8. Le rayon de 0,51R Jup de WASP-156b suggère un Super-Neptune et en fait la plus petite planète jamais détectée par WASP. Sa masse de 0,128 M Jup est également la 3e plus légère détectée par WASP après WASP-139b et WASP-107b. Il est également intéressant de noter que le WASP-156 est une étoile brillante (magV = 11,6) de type K. »
Prises ensemble, ces planètes représentent des opportunités majeures pour la recherche sur les exoplanètes. Comme ils l'indiquent, «ces trois planètes se trouvent également à proximité (WASP-151b et WASP-153b) ou en dessous (WASP-156b) de la limite supérieure du désert neptunien.» Cela se réfère aux limites que les astronomes ont observées autour des étoiles où il est très peu probable que des planètes de taille Neptune soient trouvées.
Fondamentalement, de toutes les exoplanètes à courte période (moins de 10 jours) à découvrir jusqu'à présent, la majorité ont tendance à appartenir à la catégorie «Super-Terre» ou «Super-Jupiter». Ce déficit de planètes de type Neptune a été attribué à différents mécanismes en ce qui concerne la formation et l'évolution des Jupiters chauds et des super-Terres à courte période, ainsi que le résultat de l'épuisement de l'enveloppe gazeuse causée par le rayonnement ultraviolet d'une étoile .
Jusqu'à présent, seulement neuf «Super-Neptunes» ont été découverts; cette dernière découverte (dont les caractéristiques sont bien connues) devrait donc offrir de nombreuses possibilités de recherche. Ou, comme l'expliquent le Dr Demangeon et ses collègues dans l'étude:
«WASP-156b, étant l'un des rares Super-Neptunes bien caractérisés, contribuera à limiter la formation de planètes de taille Neptune et la transition entre les géantes gazeuses et glaciaires. Les estimations de l'âge de ces trois étoiles confirment la tendance de certaines étoiles à avoir des âges gyrochronologiques significativement inférieurs à leurs âges isochrones. »
L'équipe a également proposé quelques explications possibles de l'existence d'un «désert neptunien» sur la base de leurs découvertes. Pour commencer, ils ont proposé qu'une migration à haute excentricité pourrait être responsable, où des géantes de glace de la taille de Neptune se forment dans les parties extérieures d'un système stellaire et migrent vers l'intérieur au fil du temps. Ils indiquent également que leur découverte offre des preuves irréfutables que le rayonnement ultraviolet et l'épuisement de l'enveloppe gazeuse pourraient être un élément clé du puzzle.
Mais bien sûr, le Dr Demangeon et ses collègues indiquent que des recherches supplémentaires seront nécessaires pour confirmer leur hypothèse, et que d'autres études sont nécessaires pour limiter correctement les limites du soi-disant «désert de Neptunian». Ils indiquent également que les futures missions telles que le Transiting Exoplanet Survey Satellite de la NASA et la mission PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) de l'ESA seront essentielles à ces efforts.
"De toute évidence, une analyse plus approfondie est nécessaire pour étudier toutes les implications possibles derrière cette hypothèse", concluent-ils. «Une telle analyse sort du cadre de cet article mais nous pensons que cette hypothèse mérite d'être étudiée. Dans ce contexte, une recherche de compagnons de longue période qui aurait pu déclencher une migration à excentricité élevée ou une estimation indépendante de l'âge par le biais de l'astérososmologie avec TESS ou Platon serait particulièrement intéressante. »
Le grand nombre de découvertes d'exoplanètes faites au cours des dernières décennies a permis aux astronomes de tester et de réviser les théories courantes sur la façon dont les systèmes planétaires se forment et évoluent. Ces mêmes découvertes ont également contribué à faire progresser notre compréhension de la création de notre propre système solaire. En fin de compte, être en mesure d'étudier un éventail diversifié de systèmes planétaires, qui sont différentes étapes de leur histoire, nous permet de créer une sorte de chronologie pour l'évolution cosmique.
