Les astronomes identifient quatre classes d’architecture de système planétaire

Le Dr Lokesh Mishra et ses collègues de l’Université de Berne et de l’Observatoire de Genève proposent que l’espace des architectures des systèmes planétaires soit divisé en quatre classes : similaires, mixtes, anti-ordonnées et ordonnées.

“Il y a plus de dix ans, les astronomes ont remarqué, sur la base d’observations avec le télescope spatial Kepler de la NASA, que les planètes d’autres systèmes ressemblent généralement à leurs voisines respectives en taille et en masse – comme des pois dans une cosse”, a déclaré le Dr Mishra.

“Mais pendant longtemps, il était difficile de savoir si cette découverte était due aux limites des méthodes d’observation.”

“Il n’a pas été possible de déterminer si les planètes d’un système individuel étaient suffisamment similaires pour tomber dans la classe des systèmes” pois dans une cosse “, ou si elles étaient plutôt différentes – tout comme dans notre système solaire.”

Dans leurs recherches, le Dr Mishra et ses co-auteurs visaient à développer un cadre pour déterminer les différences et les similitudes entre les planètes des mêmes systèmes.

Et ce faisant, ils ont découvert qu’il n’y avait pas deux, mais quatre architectures système de ce type.

“Nous appelons ces quatre classes” similaires “, ” ordonnées “, ” anti-ordonnées ” et ” mixtes ” “, a déclaré le Dr Mishra.

“Les systèmes planétaires dans lesquels les masses des planètes voisines sont similaires les unes aux autres ont une architecture similaire.”

“Les systèmes planétaires ordonnés sont ceux dans lesquels la masse des planètes a tendance à augmenter avec la distance de l’étoile – tout comme dans le système solaire.”

“Si, en revanche, la masse des planètes diminue grossièrement avec la distance à l’étoile, on parle d’une architecture anti-ordonnée du système.”

“Et des architectures mixtes se produisent, lorsque les masses planétaires d’un système varient considérablement d’une planète à l’autre.”

«Ce cadre peut également être appliqué à toute autre mesure, comme le rayon, la densité ou les fractions d’eau», a déclaré le professeur Yann Alibert de l’Université de Berne.

“Maintenant, pour la première fois, nous avons un outil pour étudier les systèmes planétaires dans leur ensemble et les comparer avec d’autres systèmes.”

“Nos résultats montrent que les systèmes planétaires” similaires “sont le type d’architecture le plus courant”, a déclaré le Dr Mishra.

“Environ huit systèmes planétaires sur dix autour d’étoiles visibles dans le ciel nocturne ont une architecture” similaire “.”

“Cela explique également pourquoi des preuves de cette architecture ont été trouvées au cours des premiers mois de la mission Kepler.”

Ce qui a surpris l’équipe, c’est que l’architecture «ordonnée» – celle qui inclut également le système solaire – semble être la classe la plus rare.

Il y a des indications que la masse du disque de gaz et de poussière d’où émergent les planètes, ainsi que l’abondance d’éléments lourds dans l’étoile respective jouent un rôle.

“A partir de disques et d’étoiles plutôt petits et de faible masse avec peu d’éléments lourds, des systèmes planétaires” similaires “émergent”, a déclaré le Dr Mishra.

“De grands disques massifs avec de nombreux éléments lourds dans l’étoile donnent naissance à des systèmes plus ordonnés et anti-ordonnés.”

« Les systèmes mixtes émergent des disques de taille moyenne. Les interactions dynamiques entre les planètes – telles que les collisions ou les éjections – influencent l’architecture finale.

“Un aspect remarquable de ces résultats est qu’ils relient les conditions initiales de la formation planétaire et stellaire à une propriété mesurable : l’architecture du système.”

“Des milliards d’années d’évolution se situent entre eux”, a déclaré le professeur Alibert.

« Pour la première fois, nous avons réussi à combler cet énorme écart temporel et à faire des prédictions vérifiables. Ce sera excitant de voir s’ils tiendront le coup.

Cette recherche est décrite dans deux articles de la revue Astronomie & Astrophysique.

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Lokesh Mishra et al. 2023. Cadre pour l’architecture des systèmes exoplanétaires. I. Quatre classes d’architecture de système planétaire. A&A 670, A68 ; deux: 10.1051/0004-6361/202243751

Lokesh Mishra et al. 2023. Cadre pour l’architecture des systèmes exoplanétaires. II. Nature versus culture : Voies de formation émergentes des classes d’architecture. A&A 670, A69 ; deux: 10.1051/0004-6361/202244705