Mystère dévoilé : pourquoi les sous-Neptunes ont des densités variées

ParisLa majorité des étoiles de notre galaxie sont entourées de planètes. Les plus fréquentes sont les sub-Neptunes, des corps célestes plus grands que la Terre mais plus petits que Neptune. Les scientifiques ont du mal à en mesurer la densité précisément, car deux méthodes différentes donnent des résultats divergents.

Il existe deux types de sub-Neptunes selon leur densité. Pour déterminer leur masse, les scientifiques utilisent différentes méthodes.

Les méthodes de Variation du Temps de Transit (TTV) et de la Vitesse Radiale sont utilisées pour détecter et étudier les exoplanètes.

Les planètes étudiées par la méthode des variations de temps de transit (TTV) sont généralement moins denses, tandis que celles mesurées par la méthode de la vitesse radiale semblent plus denses. Cette différence a conduit les scientifiques à se demander si elle est due aux techniques d'observation ou à des propriétés physiques réelles des planètes.

Des chercheurs du NCCR PlanetS, de l’Université de Genève et de l’Université de Berne ont récemment abordé cette question. Leurs travaux montrent que la différence de densité n'est pas due à une erreur de mesure mais à des raisons physiques.

Jean-Baptiste Delisle, de l'UNIGE, a illustré la méthode TTV. Cette technique analyse les variations de timing lorsque des planètes passent devant leur étoile, des changements dus à l'interaction gravitationnelle entre les planètes. En revanche, la méthode des vitesses radiales mesure les variations de vitesse de l'étoile causées par la présence de sa planète.

Lisez aussi:

Aujourd'hui · 17:51

Toits réfléchissants et panneaux solaires : rafraîchir Londres

Adrien Leleu de l'UNIGE a indiqué que la plupart des systèmes analysés par la méthode des variations temporelles de transit (TTV) présentent une résonance. Cela signifie que le temps que met une planète pour orbiter autour de son étoile est une fraction simple du temps de révolution d'une autre planète. Par exemple, une planète peut effectuer deux orbites pendant qu’une autre en fait une. Lorsque plusieurs planètes suivent ce schéma, elles forment une chaîne résonante.

L'équipe s'est demandé s'il existait un lien entre la densité et la résonance. Pour le vérifier, ils ont soigneusement sélectionné des systèmes planétaires de manière équitable. Ils ont veillé à ne pas exclure les planètes plus petites simplement parce qu'elles sont plus difficiles à détecter dans les données de vitesse radiale.

Les chercheurs ont constaté que les systèmes résonants comportent toujours des sub-Neptunes à faible densité, indépendamment de la méthode de mesure de la masse. Cela révèle un lien direct entre la résonance et la densité.

Les scientifiques avancent plusieurs raisons pour expliquer ce lien. Une principale hypothèse concerne la formation des systèmes planétaires. Ils estiment que la plupart des systèmes débutent avec des planètes en état de résonance. Cependant, 95% de ces systèmes deviennent instables et perdent cette configuration. Cela provoque des événements tels que des collisions. Les planètes finissent par fusionner, deviennent plus denses et adoptent des orbites stables, mais non résonantes.

Yann Alibert de l'Université de Berne a expliqué que les modèles informatiques de la formation des planètes soutiennent également cette idée. Les simulations de son équipe montrent que les planètes sur certaines orbites sont moins denses. L'étude suggère également que la plupart des systèmes planétaires ont subi d’énormes collisions, similaires voire plus violentes que celle qui a donné naissance à la Lune.

La variation de densité parmi les planètes sub-Neptune s'explique par leur état de résonance. Nombre de ces planètes quittent cet état et deviennent plus denses à la suite de collisions. Cette étude nous permet de mieux comprendre l'évolution des systèmes planétaires avec le temps et renforce les théories actuelles de formation.