La nature aime les motifs, à la fois à petite et à grande échelle. Prenons la séquence de Fibonacci, par exemple – le modèle répétitif de nombres dans lequel chaque nombre suivant totalise la somme des deux précédents. La formule apparaît dans les coquilles spirales de Nautilus, mais aussi dans la disposition des planètes du système solaire, dont les distances s’alignent à peu près sur les rapports des nombres de Fibonacci.
Mais la synchronisation approximative de nos planètes n’est rien comparée à l’alignement précis de cinq exoplanètes nouvellement découvertes, qui gravitent autour de leur étoile mère avec une harmonie si parfaite que cela semble presque étrange. Selon une étude publiée dans la revue scientifique Astronomy & Astrophysics, un système solaire découvert par le Transiting Exoplanet Survey Satellite de la NASA héberge au moins six planètes, dont cinq en orbite autour de l’étoile – connue sous le nom de TOI-178 (ou TESS Object of Interest 178) – dans un rapport précis. Ceci est connu comme une «chaîne de résonances», ou une série d’occasions dans lesquelles des planètes gravitent autour d’une étoile tout en maintenant un battement les unes avec les autres.
« Une résonance entre deux planètes est ce qui se produit lorsque l’une effectue un certain nombre entier d’orbites tandis que l’autre le fait également », a écrit le Dr Nathan Hara, astrophysicien à l’Université de Genève et co-auteur de l’article, à Salon . «Ils se retrouvent donc périodiquement dans la même configuration et l’attraction la plus forte entre eux est donc toujours dans le même sens».
Il y a quelques détails qui rendent la nouvelle découverte si frappante. L’un est le fait que cinq planètes sont impliquées au lieu de deux; comme l’a expliqué Hara, cela en fait « l’une des plus longues chaînes connues » de planètes résonnantes. Dans le cas des exoplanètes entourant TOI-178, elles dansent au rythme de 18: 9: 6: 4: 3. Cela signifie que chaque fois que la planète la plus intérieure de la chaîne effectue 18 orbites autour de TOI-178, la suivante en ligne fait neuf orbites, et celle qui suit fait six orbites, et ainsi de suite.
La découverte est également significative car «dans les chaînes de résonance connues, plus la planète est éloignée de l’étoile, moins elle est dense, comme dans le système solaire: Mercure, Vénus et Terre, Mars, ont une densité plus élevée que Jupiter, Saturne , Uranus et Neptune. » Les étoiles en orbite autour de TOI-178 en synchronie, en revanche, ont des densités comparatives inhabituelles.
« Les planètes les plus internes sont les plus denses, mais alors vous avez une planète avec une très petite densité semblable à Saturne, puis elle remonte et tombe », a déclaré Hara à Salon. « Cela ne brise pas notre compréhension de la formation planétaire, mais c’est certainement déroutant. »
Il a également déclaré à Salon que la découverte était utile pour les scientifiques, car TOI-178 est une étoile exceptionnellement brillante – en fait, l’étoile la plus brillante connue pour avoir des chaînes résonnantes en transit.
«Ici,« en transit »signifie que la planète passe entre l’étoile et l’observateur, de sorte que le flux lumineux stellaire mesuré par l’observateur diminue périodiquement», a expliqué Hara. « De cette façon, vous obtenez également une estimation du rayon de la planète. Le fait que l’étoile soit plus brillante signifie que nous pouvons obtenir des informations avec d’autres techniques de mesure. »
Hara a déclaré à Salon que, en plus de TESS, la découverte avait été rendue possible par les progrès récents de la technologie astronomique, notamment un télescope de l’Agence spatiale européenne appelé CHEOPS, qui a été lancé en 2019, et un spectrographe de pointe connu sous le nom d’ESPRESSO qui est opérationnel depuis 2018.
« Celui-ci permet de mesurer la vitesse de l’étoile dans la direction de la ligne de visée et a une précision sans précédent », a expliqué Hara. « Nous n’aurions pas pu effectuer des mesures de masse des planètes du système avec la génération précédente de spectrographes, ou au prix de campagnes extrêmement longues. »
Quant à la façon dont la chaîne résonnante sur les planètes existe, Hara a dit à Salon qu’il avait une hypothèse partielle.
« On pense que la formation de chaînes résonnantes résulte de formations de planètes à des séparations plus larges de l’étoile qui migrent ensuite ensemble vers l’intérieur et sont piégées en résonance les unes avec les autres », a écrit Hara. « Quant au fait que les densités ne diminuent pas de façon monotone à mesure que vous vous éloignez de l’étoile, nous n’avons pas encore vraiment d’explication convaincante. »
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