Les astronomes constatent qu'il existe non seulement un large éventail de planètes extrasolaires différentes, mais également différents types de systèmes planétaires. "Nous ne sommes plus au Kansas en ce qui concerne les systèmes solaires", a déclaré aujourd'hui Barbara McDonald de l'Observatoire McDonald de l'Université du Texas, lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Miami, en Floride. "Ce qui est excitant, c'est que nous avons trouvé un autre système multi-planétaire qui ne ressemble pas du tout au nôtre."
Un examen attentif du système Upsilon Andromedae avec le télescope spatial Hubble, le télescope Hobby-Eberly et d'autres télescopes au sol montre un système délirant où les planètes sont inclinées et ont des orbites très inclinées. Les astronomes ont également trouvé une autre planète et également une autre étoile - il s'agit probablement d'un système d'étoiles binaires.
Même avec l'orbite inclinée de Pluton, notre système solaire ressemble à un océan de calme par rapport à Upsilon Andromedae.
McDonald a déclaré que ces découvertes surprenantes auront un impact sur les théories de l'évolution des systèmes multi-planétaires, et cela montre que certains événements violents peuvent arriver à perturber les orbites des planètes après la formation d'un système planétaire.
"Les résultats signifient que les futures études sur les systèmes exoplanétaires seront plus compliquées", a-t-elle déclaré. "Les astronomes ne peuvent plus supposer que toutes les planètes tournent autour de leur étoile parente dans un seul plan." dit Barbara McArthur de l’Université du Texas à l’observatoire McDonald d’Austin.
Semblable à notre Soleil dans ses propriétés, Upsilon Andromedae se trouve à environ 44 années-lumière. Il est un peu plus jeune, plus massif et plus brillant que le Soleil. Depuis un peu plus d'une décennie, les astronomes savent que trois planètes de type Jupiter orbitent autour de l'étoile jaune-blanche Upsilon Andromedae.
Mais après plus d'un millier d'observations combinées, McDonald et son équipe ont découvert des indices qu'une quatrième planète, e, orbite autour de l'étoile beaucoup plus loin. Ils ont également pu déterminer les masses exactes de deux des trois planètes précédemment connues, Upsilon Andromedae c et d. Mais ce qui est encore plus surprenant, c'est que toutes les planètes ne tournent pas autour de cette étoile dans le même plan. Les orbites des planètes c et d sont inclinées de 30 degrés l'une par rapport à l'autre. Cette recherche marque la première fois que «l'inclinaison mutuelle» de deux planètes en orbite autour d'une autre étoile a été mesurée.
"Très probablement, Upsilon Andromedae a eu le même processus de formation que notre propre système solaire, bien qu'il puisse y avoir eu des différences dans la formation tardive qui ont semé cette évolution divergente", a déclaré McArthur. «Le principe de l'évolution planétaire jusqu'à présent est que les systèmes planétaires se forment dans le disque et restent relativement coplanaires, comme notre propre système, mais maintenant nous avons mesuré un angle significatif entre ces planètes, ce qui indique que ce n'est pas toujours le cas. "
Jusqu'à présent, la sagesse conventionnelle était qu'un gros nuage de gaz s'effondre pour former une étoile, et les planètes sont un sous-produit naturel des matériaux restants qui forment un disque. Dans notre système solaire, il y a un fossile de cet événement de création parce que les huit planètes principales tournent autour du même plan. Les planètes naines les plus à l'extérieur comme Pluton sont sur des orbites inclinées, mais celles-ci ont été modifiées par la gravité de Neptune et ne sont pas profondément enfouies dans le champ gravitationnel du Soleil.
Alors, qu'est-ce qui a renversé le système Upsilon Andromedae?
"Les possibilités comprennent les interactions se produisant à partir de la migration vers l'intérieur des planètes, l'éjection d'autres planètes du système par la diffusion planète-planète, ou la perturbation de l'étoile compagnon binaire de l'étoile parent, Upsilon Andromedae B", a déclaré McArthur.
Ou, l'étoile compagnon - une naine rouge moins massive et beaucoup plus sombre que le Soleil - pourrait être le coupable. est.
"Nous n'avons aucune idée de son orbite", a déclaré Fritz Benedict, membre de l'équipe. «Cela pourrait être très excentrique. Peut-être que cela se rapproche de temps en temps. Cela peut prendre 10 000 ans. » Une passe aussi proche de l'étoile secondaire pourrait perturber gravitationnellement les orbites des planètes. »
Les deux différents types de données combinées dans cette recherche étaient l'astrométrie du télescope spatial Hubble et la vitesse radiale des télescopes au sol.
L'astrométrie est la mesure des positions et des mouvements des corps célestes. Le groupe de McArthur a utilisé l'un des capteurs de guidage fin (FGS) sur le télescope Hubble pour la tâche. Les FGS sont si précis qu'ils peuvent mesurer la largeur d'un quart à Denver depuis le point de vue de Miami. C’est cette précision qui a été utilisée pour tracer le mouvement de l’étoile dans le ciel causé par ses planètes environnantes - et invisibles.
La vitesse radiale mesure le mouvement de l’étoile dans le ciel vers et loin de la Terre. Ces mesures ont été effectuées sur une période de 14 ans à l'aide de télescopes au sol, dont deux à l'observatoire McDonald et d'autres aux observatoires Lick, Haute-Provence et Whipple. La vitesse radiale fournit une longue ligne de base d'observations de fondation, ce qui a permis la durée plus courte, mais plus précise et complète, des observations de Hubble pour mieux définir les mouvements orbitaux.
Le fait que l'équipe ait déterminé les inclinaisons orbitales des planètes c et d leur a permis de calculer les masses exactes des deux planètes. Les nouvelles informations nous ont dit que notre point de vue sur la planète la plus lourde doit être changé. Les masses minimales précédentes pour les planètes données par les études de vitesse radiale ont mis la masse minimale pour la planète c à 2 Jupiters et pour la planète d à 4 Jupiters. Les nouvelles masses exactes trouvées par astrométrie sont de 14 Jupiters pour la planète c et 10 Jupiters pour la planète d.
"Les données Hubble montrent que la vitesse radiale n'est pas toute l'histoire", a déclaré Benedict. "Le fait que les planètes aient réellement basculé en masse était vraiment mignon."
La quatrième planète est si éloignée que son signal ne révèle pas la courbure de son orbite.
Les 14 années d'informations sur la vitesse radiale compilées par l'équipe ont révélé que la quatrième planète à longue période pourrait orbiter au-delà des trois maintenant connues. Il n'y a que des indices sur cette planète car elle est si éloignée que le signal qu'elle crée ne révèle pas encore la courbure d'une orbite. Une autre pièce manquante du puzzle est l'inclinaison de la planète la plus intérieure, b, qui nécessiterait une astrométrie de précision 1000 fois supérieure à celle de Hubble, un objectif réalisable par une future mission spatiale optimisée pour l'interférométrie.
Sources: HubbleSite, conférence de presse AAS
