Une équipe internationale dirigée par l'Université de Genève (UNIGE), y compris des scientifiques du National Center of Compentence in Research Planets, de l'Université de Warwick et du Canary Islands Institute of Astrophysics, a lancé un programme ambitieux pour cartographier les exoplanètes situés autour du désert néptunien. L'objectif: mieux comprendre la formation et l'évolution des systèmes planétaires.
Cette collaboration, connue sous le nom d'Atreides, a donné ses premiers résultats avec l'observation du système planétaire TOI-421. L'analyse de ce système révèle une architecture orbitale étonnamment inclinée, offrant de nouvelles perspectives sur l'histoire chaotique de ces mondes lointains.
Cette étude inaugurale est publiée dans la revue Astronomie et astrophysique.
Quels sont les mécanismes physiques qui régissent la formation et l'évolution des systèmes planétaires? Pour répondre à cette large question, les scientifiques dirigés par le Département de l'astronomie de l'Unige ont décidé de se concentrer sur une classe spécifique d'exoplanètes: exo-neptunes, planètes en dehors de notre système solaire qui sont environ 20 fois plus massifs que la Terre.
Au cours de la dernière décennie, les scientifiques ont fait des découvertes majeures sur la distribution des exoplanètes. Les exo-neptunes sont absents dans les régions très proches des étoiles. Cependant, des études récentes dans lesquelles Unige a participé montrent que dans des zones légèrement plus éloignées des étoiles – une région plus tempérée dans la distribution des exoplanètes connue sous le nom de « savane » – ce type de planète est plus répandu. Enfin, entre cette savane et le désert se trouve une région appelée la «crête néptunienne», où les exo-neptunes sont encore plus nombreux que dans les deux autres régions.
« La complexité du paysage exo-neptunian offre une fenêtre unique sur les processus impliqués dans la formation et l'évolution des systèmes planétaires. C'est ce qui a inspiré l'ambitieuse coopération scientifique des Atreides, qui est basé en particulier sur un programme d'observation à grande échelle que nous menons sur les plus grands télescopes européens – les expressions de l'Eso – expressant le spectre du monde » » Bourrier, conférencier principal et chercheur au Département de l'astronomie de la Faculté des sciences de l'Unige, chercheur principal du programme Atreides et auteur principal de la première étude du consortium.
Conquérir le «désert»
Le programme Atreides se concentre sur les exo-neptunes pour identifier les processus responsables de la crête néptunienne, de la savane et du désert, et pour dériver des informations plus générales sur la formation et l'évolution des planètes. Les scientifiques prévoient d'utiliser l'espresso pour observer un grand nombre de Neptunes et analyser et modéliser les données de toutes les planètes dans un cadre cohérent et cohérent. Cette approche systématique devrait permettre une comparaison réelle entre différents systèmes planétaires et une meilleure compréhension des mécanismes qui façonnent ce paysage néptunien complexe.
Conçu comme une initiative communautaire internationale ouverte, la collaboration Atreides invite tous les astronomes intéressés à se joindre à cet effort scientifique, en suivant l'exemple de l'Université de Warwick.
« Nous utilisons les télescopes NGTS, un programme d'observation Exoplanet basé sur la méthode de transit, pour observer les transits de ces neptunes et ainsi optimiser notre utilisation de l'expresso / VLT.
TOI-421: Une architecture orbitale «mal alignée»
Le premier système observé et analysé dans le cadre des Atreides est appelé TOI-421. Il a deux planètes: un Neptune chaud, TOI-421 C, situé dans la savane, et une planète plus petite plus proche de l'étoile, TOI-421 b. Les astronomes ont pu retracer l'histoire chaotique de ce système.
L'une des hypothèses du programme Atreides stipule que le paysage néptuen a été sculpté par la façon dont ces planètes ont migré de leur lieu de naissance vers leurs orbites actuelles. Certaines planètes migreraient lentement et tôt à travers le disque de gaz dans lequel ils se sont formés, un processus qui devrait produire des orbites alignées. D'autres seraient violemment propulsés dans leurs orbites beaucoup plus tard, grâce à un processus chaotique appelé «migration à haute teneur en matière d'eccente», ce qui se traduit par des orbites très mal alignées.
L'une des variables clés de cette hypothèse est donc l'alignement entre le plan équatorial de l'étoile et le plan orbital de chaque planète. En mesurant cet alignement pour TOI-421, les scientifiques ont pu montrer que les deux planètes du système sont très mal alignées, ce qui est très différent de notre système solaire où les planètes sont alignées et tournent donc presque dans le plan équatorial de notre soleil. Cela indique une histoire turbulente dans l'évolution du système TOI-421 après sa formation.
L'analyse de TOI-421 est juste un avant-goût de ce qui est à venir. Il fournit des informations précieuses aux scientifiques, mais aussi et surtout, aide à affiner les outils d'analyse et de modélisation développés dans la collaboration Atreides. Cependant, un grand nombre de systèmes planétaires avec des exo-neptunes devront être observés et analysés avec la même rigueur avant de pouvoir décrire l'évolution et la formation de systèmes planétaires.
« Une compréhension approfondie des mécanismes qui façonnent le désert néptunien, la savane et la crête fourniront une meilleure compréhension de la formation planétaire dans son ensemble … mais c'est un pari sûr que l'univers a d'autres surprises en réserve, ce qui nous obligera à développer de nouvelles théories », conclut le bourrage.
