Cette année, la liste des exoplanètes découvertes par l’humanité a été mise à jour et ce nombre dépasse désormais les 5 000. De plus, il reste encore environ 9 000 candidats qui n’ont pas encore été confirmés. Cependant, la taille des exoplanètes trouvées suggère un « écart ». Il y a des planètes d’une certaine taille que nous pouvons à peine trouver. Alors, où sont les planètes de la taille de la Terre ?
Un nouveau modèle d’évolution des planètes a été présenté qui aura peut-être les réponses à cette question qui a intrigué les astronomes.
La vallée et les pois
Le problème des astronomes de taille « inexistante » s’appelle la Vallée de la Foudre. Il s’agit d’une énigme qui découle du fait que les exoplanètes découvertes ont tendance à avoir des rayons légèrement plus grands que ceux de la Terre (environ 50 % plus grands, communément appelés planètes « super-Terre ») ou sensiblement plus grands (2,5 fois le rayon de la Terre, le dits « MiniNeptunes »).
Au milieu, une vallée dans laquelle très peu de planètes ont été découvertes.
Ce n’est pas la seule énigme qui a attiré l’attention des experts qui détectent et étudient les exoplanètes. L’énigme « pois dans une cosse » fait référence à un autre motif étrange sur les exoplanètes. Dans ce cas, un système solaire présenterait une série d’exoplanètes de taille similaire et avec des orbites « harmoniques ».
Une illustration illustrant la rareté des exoplanètes d’environ 1,8 fois la taille de la Terre qui ont été observées par le vaisseau spatial Kepler de la NASA. (Graphique avec l’aimable autorisation de A. Izidoro/Rice University)
D’une pierre deux coups
Une équipe de chercheurs germano-américains a développé une théorie qui pourrait aider à expliquer ces phénomènes. L’étude a été présentée dans un article paru dans The Astrophysical Journal Letters. La clé réside dans les mouvements des planètes au cours des premiers millions d’années après leur création et dans la manière dont elles se heurtent.
Je crois que nous sommes les premiers à expliquer la vallée du Raio à l’aide d’un modèle de formation planétaire et d’évolution dynamique qui (…) prend en compte de multiples contraintes d’observation. Nous sommes également en mesure de montrer qu’un modèle de formation de planètes qui intègre des impacts géants est cohérent avec la caractéristique de pois en forme de feuille des exoplanètes.
André Izidoro, l’un des auteurs de l’étude, l’a expliqué dans un communiqué.
50 millions d’années dans une simulation
Izidoro et le reste de l’équipe ont utilisé un supercalculateur pour simuler les 50 premiers millions d’années du développement d’un système planétaire. Le modèle part des disques protoplanétaires, les disques de matière qui s’accumulent autour de jeunes étoiles d’où émergent éventuellement des planètes.
Ce disque protoplanétaire se dissipe quelque temps après la formation des premières planètes. Lorsqu’elle disparaît, leur influence gravitationnelle disparaît également, une influence qui les maintenait dans des orbites harmonieuses proches de l’étoile. Lorsque cette influence gravitationnelle disparaît, les planètes « migrent » vers de nouvelles orbites, provoquant un petit chaos qui culmine dans des collisions entre les planètes.
La migration des jeunes planètes vers leurs étoiles hôtes crée une surcharge et entraîne souvent des collisions cataclysmiques qui anéantissent les atmosphères riches en hydrogène des planètes. Les résultats de ces collisions planétaires simulées étaient cohérents avec l’existence de deux types de planètes dominants, SuperEarth et MiniNeptune, ainsi que la survie de certains « pois », coordonnés dans leurs « gousses » orbitales.
Izidoro a expliqué.
Mais les implications de la nouvelle étude peuvent également nous permettre de mieux comprendre l’histoire de notre propre système solaire. Comme l’explique le co-auteur de l’étude, les impacts entre planètes, « comme celui qui a formé notre lune, sont probablement un résultat générique de la formation des planètes ».
Plus de travail pour James Webb
Les auteurs de l’étude attendent maintenant de valider leur théorie. Pour ce faire, ils disposent de l’un des outils les plus puissants disponibles, le télescope spatial James Webb (JWST), le dernier jouet de l’astronomie.
Le JWST pourrait tester si les prédictions sur l’évolution des planètes sont vraies pour les nombreux systèmes découverts jusqu’à présent. L’une de ces prédictions, selon l’équipe, est qu’un nombre important de planètes deux fois plus grandes que la Terre conserveront leur atmosphère riche en hydrogène et une hydrosphère composée d’eau.
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