Corrélation entre les éléments lourds des planètes en transit et la métallicité de leurs parents. Crédit d'image: A&A. Cliquez pour agrandir
Sur les 188 planètes extrasolaires découvertes, 10 sont des transits; nous les voyons car ils assombrissent leur étoile parente lorsqu'ils passent devant. Cela donne aux astronomes l'occasion d'étudier la composition réelle de ces planètes. Les astronomes européens ont découvert que la teneur en métal de ces «Jupiters chauds» dépend de la quantité de métal dans leur étoile parente, ce qui modifie la taille de leurs noyaux.
Une équipe d’astronomes européens, dirigée par T. Guillot (CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, France), publiera une nouvelle étude de la physique des Pégasides (également connue sous le nom de Jupiters chauds) dans Astronomy & Astrophysics. Ils ont découvert que la quantité d'éléments lourds dans les pégasides est corrélée à la métallicité de leurs étoiles parentes. Il s'agit d'une première étape dans la compréhension de la nature physique des planètes extrasolaires.
Jusqu'à présent, les astronomes ont découvert 188 planètes extrasolaires, dont 10 sont appelées «planètes en transit». Ces planètes passent entre leur étoile et nous à chaque orbite. Compte tenu des limites techniques actuelles, les seules planètes en transit qui peuvent être détectées sont des planètes géantes en orbite près de leur étoile parente connue sous le nom de «Jupiters chauds» ou Pegasids. Les dix planètes en transit connues jusqu'à présent ont des masses comprises entre 110 et 430 masses terrestres (à titre de comparaison, Jupiter, avec 318 masses terrestres, est la planète la plus massive de notre système solaire).
Bien que rares, les planètes en transit sont la clé pour comprendre la formation planétaire car ce sont les seules pour lesquelles la masse et le rayon peuvent être déterminés. En principe, la densité moyenne obtenue peut contraindre leur composition globale. Cependant, traduire une densité moyenne en une composition globale nécessite des modèles précis de la structure interne et de l'évolution des planètes. La situation est rendue difficile par notre connaissance relativement faible du comportement de la matière à haute pression (la pression à l'intérieur des planètes géantes est plus d'un million de fois supérieure à la pression atmosphérique sur Terre). Sur les neuf planètes en transit connues jusqu'en avril 2006, seule la moins massive pourrait avoir une composition globale déterminée de manière satisfaisante. Il a été démontré qu'il possède un noyau massif d'éléments lourds, environ 70 fois la masse de la Terre, avec une enveloppe de 40 masses terrestres d'hydrogène et d'hélium. Sur les huit planètes restantes, six se sont avérées principalement constituées d'hydrogène et d'hélium, comme Jupiter et Saturne, mais leur masse centrale n'a pas pu être déterminée. Les deux derniers ont été jugés trop grands pour être expliqués par des modèles simples.
En les considérant comme un ensemble pour la première fois et en tenant compte des planètes anormalement grandes, Tristan Guillot et son équipe ont constaté que les neuf planètes en transit ont des propriétés homogènes, avec une masse centrale allant de 0 (pas de noyau, ou une petite) jusqu'à à 100 fois la masse de la Terre, et une enveloppe environnante d'hydrogène et d'hélium. Certains Pegasids devraient donc contenir des quantités plus importantes d'éléments lourds que prévu. En comparant la masse des éléments lourds des Pégasides à la métallicité des étoiles mères, ils ont également trouvé une corrélation, avec des planètes nées autour d'étoiles qui sont aussi riches en métaux que notre Soleil et qui ont de petits noyaux, tandis que des planètes en orbite autour d'étoiles qui contiennent deux à trois fois plus de métaux ont des noyaux beaucoup plus gros. Leurs résultats seront publiés dans Astronomy & Astrophysics.
Les modèles de formation des planètes n'ont pas réussi à prédire les grandes quantités d'éléments lourds trouvés de cette façon dans de nombreuses planètes, donc ces résultats impliquent qu'ils doivent être révisés. La corrélation entre la composition stellaire et la composition planétaire doit être confirmée par de nouvelles découvertes de planètes en transit, mais ce travail est une première étape dans l'étude de la nature physique des planètes extrasolaires et de leur formation. Cela expliquerait pourquoi les planètes en transit sont si difficiles à trouver, pour commencer. Parce que la plupart des pégasides ont des noyaux relativement gros, ils sont plus petits que prévu et plus difficiles à détecter en transit devant leurs étoiles. En tout cas, cela est très prometteur pour le lancement de la mission spatiale COROT du CNES en octobre, qui devrait découvrir et conduire à la caractérisation de dizaines de planètes en transit, dont des planètes plus petites et des planètes en orbite trop loin de leur étoile pour être détectées depuis le sol. .
Qu'en est-il de la dixième planète en transit? XO-1b a été annoncé très récemment et se révèle également être une planète anormalement grande en orbite autour d'une étoile de métallicité solaire. Les modèles impliquent qu'il a un très petit noyau, de sorte que cette nouvelle découverte renforce la corrélation de métallicité stellaire-planétaire proposée.
Source d'origine: NASA Astrobiology
