Presque toutes les planètes extrasolaires découvertes jusqu'à présent ont été énormes, de la taille de Jupiter et au-dessus. La question est: les petites planètes de la taille de la Terre pourraient-elles durer dans les mêmes systèmes stellaires? Les chercheurs ont créé une simulation où de minuscules planètes ont été placées dans le même système que des planètes plus grandes pour voir si elles pouvaient rassembler suffisamment de matériaux pour devenir aussi grandes que la Terre. Ils ont découvert qu'un système à proximité - 55 Cancri - aurait pu former des planètes terrestres, avec une eau substantielle dans la zone habitable.
La découverte constante de planètes géantes en orbite autour d'étoiles autres que notre soleil a accru la spéculation selon laquelle il pourrait y avoir des mondes de type Terre dans les systèmes planétaires voisins capables de soutenir la vie. Maintenant, des chercheurs exécutant des simulations informatiques pour quatre systèmes voisins contenant des planètes géantes de la taille de Jupiter en ont trouvé un qui aurait pu former une planète semblable à la Terre avec les bonnes conditions pour soutenir la vie.
Un deuxième système est susceptible d'avoir une ceinture de corps rocheux de la taille de Mars ou plus petite. Les deux autres, montrent les modèles, n'ont pas les conditions adéquates pour former une planète de la taille de la Terre. Chaque système se trouve à moins de 250 années-lumière de la Terre (une année-lumière représente environ 5,88 billions de milles). Les astronomes ont déjà trouvé des preuves que chaque système contient au moins deux planètes géantes sur la masse de Jupiter, qui ont migré près de leurs étoiles, peut-être aussi près que Mercure est du soleil.
Pour chacun des quatre systèmes, les chercheurs ont effectué 10 simulations informatisées qui ont placé des embryons de petites planètes, ou protoplanètes, dans le système pour voir s'ils sont capables de rassembler plus de matériel et de former une vraie planète de la taille de la Terre. Chaque simulation supposait les mêmes conditions dans le système planétaire, sauf que la position et la masse de chaque protoplanète étaient légèrement modifiées, a déclaré Sean Raymond, chercheur postdoctoral à l'Université du Colorado, qui a participé aux travaux alors qu'il était doctorant en astronomie à l'Université de Washington.
Raymond est l'auteur principal d'un article décrivant les recherches publiées en juin dans le Astrophysical Journal. Les co-auteurs sont Rory Barnes, chercheur postdoctoral à l'Université d'Arizona qui a également participé aux travaux alors qu'il était doctorant en astronomie UW, et Nathan Kaib, doctorant en astronomie UW. Les travaux ont été financés par la National Aeronautics and Space Administration, la NASA’s Astrobiology Institute et la National Science Foundation.
"Il est excitant que nos modèles montrent qu'une planète habitable, une planète dont la masse, la température et la teneur en eau sont similaires à celles de la Terre, aurait pu se former dans l'un des premiers systèmes multi-planétaires extrasolaires détectés", a déclaré Barnes.
Des études récentes montrent que de nombreux systèmes planétaires extrasolaires connus ont des régions suffisamment stables pour supporter des planètes allant de la masse de la Terre à celle de Saturne. Les modèles UW ont testé la formation des planètes dans des systèmes appelés 55 Cancri, HD 38529, HD 37124 et HD 74156. Les chercheurs ont supposé que les systèmes étaient complets et que les orbites de leurs planètes géantes étaient bien établies. Ils ont également supposé des conditions qui pourraient permettre la formation de petits corps qui pourraient se développer en planètes rocheuses semblables à la Terre.
Dans les modèles, les scientifiques ont placé des embryons de planète de la taille d'une lune entre des planètes géantes et leur ont permis d'évoluer pendant 100 millions d'années. Avec ces hypothèses, ils ont trouvé des planètes terrestres se formant facilement dans 55 Cancri, parfois avec de l'eau et des orbites substantielles dans la zone habitable du système. Ils ont découvert que HD 38529 est susceptible de supporter une ceinture d'astéroïdes et des corps de la taille de Mars ou plus petits, mais pas de planètes terrestres notables. Aucune planète ne s'est formée en HD 37124 et HD 74156.
"Ce qui m'a le plus surpris, c'est de voir le système qui ne formait que des planètes de la taille de Mars ou plus petites", a déclaré Raymond. "Tout ce qui deviendrait trop grand serait instable, donc il y avait une accumulation de beaucoup de plus petites protoplanètes, peut-être un dixième de la taille de la Terre"
Il était significatif, a déclaré Kaib, que les modèles aient montré que les conditions pouvaient rester suffisamment stables pendant 100 millions d'années pour qu'un embryon planétaire ait une chance de recueillir plus de substance et de se développer en un corps de la taille de la lune ou de Mars. "Dans notre premier système, c'est probablement à quoi ressemblait notre système solaire intérieur, avec des centaines de corps de cette taille", a-t-il déclaré.
Les planètes extrasolaires ont été découvertes avec une fréquence croissante ces dernières années en raison de techniques qui détectent les planètes géantes par leur effet gravitationnel sur leurs étoiles parentes. On ne sait pas comment les planètes géantes évoluent, mais on pense qu'elles se forment loin de leurs étoiles hôtes puis migrent vers l'intérieur, poussées par les disques de gaz à partir desquels elles se sont formées. Si la migration se produit tard dans le développement du système, les planètes géantes pourraient détruire la plupart des matériaux nécessaires pour construire des planètes semblables à la Terre, a déclaré Raymond. Il a noté que bien que la présence de planètes géantes soit assez bien établie, il faudra un certain temps avant qu'il ne soit possible de détecter des planètes de la taille de la Terre beaucoup plus petites autour d'autres étoiles.
Pour un autre article récent, Raymond a exécuté plus de 450 simulations informatiques pour cartographier des orbites de planètes géantes qui permettent à des planètes semblables à la Terre de se former. Si une planète géante est trop proche, cela empêchera les matériaux rocheux de s'accumuler dans une planète de la taille de la Terre. Cette étude a montré que seulement environ 5% des systèmes connus de planètes géantes sont susceptibles d'avoir des planètes semblables à la Terre. Mais en raison des longs temps d'observation et des équipements sensibles nécessaires pour détecter des planètes de la taille de Saturne et de Jupiter, il est possible qu'il puisse y avoir de nombreux systèmes planétaires comme le nôtre dans cette galaxie, a-t-il déclaré.
Source d'origine: communiqué de presse UW
