La galaxie est jonchée de systèmes planétaires très différents du nôtre. Dans le système solaire, la planète la plus proche du Soleil—Mercure, avec une orbite de 88 jours—est aussi la plus petite. Mais le vaisseau spatial Kepler de la NASA a découvert des milliers de systèmes remplis de très grandes planètes, appelées super-Terres, sur de très petites orbites qui tournent autour de leur étoile hôte plusieurs fois tous les 10 jours.

Maintenant, les chercheurs pourraient mieux comprendre comment ces planètes se sont formées.

Une équipe d'astronomes dirigée par Penn State a découvert qu'à mesure que les planètes se forment à partir du barattage chaotique de la gravitation, hydrodynamique—ou, traînée - et les forces magnétiques et les collisions dans le poussiéreux, disque protoplanétaire gazeux qui entoure une étoile alors qu'un système planétaire commence à se former, les orbites de ces planètes finissent par se synchroniser, les faisant glisser - suivez le style du leader - vers l'étoile. Les simulations informatiques de l'équipe aboutissent à des systèmes planétaires dont les propriétés correspondent à celles des systèmes planétaires réels observés par le télescope spatial Kepler des systèmes solaires. Les simulations et les observations montrent de grandes, des super-Terres rocheuses en orbite très proche de leurs étoiles hôtes, selon Daniel Carrera, professeur adjoint de recherche en astronomie au Eberly College of Science de Penn State.

Il a déclaré que la simulation est une étape vers la compréhension des raisons pour lesquelles les super-Terres se rassemblent si près de leurs étoiles hôtes. Les simulations peuvent également expliquer pourquoi les super-Terres sont souvent situées si près de leur étoile hôte où il ne semble pas y avoir assez de matière solide dans le disque protoplanétaire pour former une planète, encore moins une grande planète, selon les chercheurs, qui rapportent leurs conclusions dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .

"Quand les étoiles sont très jeunes, ils sont entourés d'un disque composé principalement de gaz avec un peu de poussière - et cette poussière pousse dans les planètes, comme la terre et ces super-terres, " a déclaré Carrera. " Mais le casse-tête pour nous est que ce disque ne va pas jusqu'à l'étoile - il y a une cavité là-bas. Et pourtant, nous voyons ces planètes plus près de l'étoile que le bord de ce disque."

La simulation informatique des astronomes montre que, heures supplémentaires, les forces gravitationnelles des planètes et du disque verrouillent les planètes sur des orbites synchronisées – en résonance – les unes avec les autres. Les planètes commencent alors à migrer à l'unisson, certains se rapprochant du bord du disque. La combinaison du disque de gaz affectant les planètes extérieures et les interactions gravitationnelles entre les planètes extérieures et intérieures peuvent continuer à pousser les planètes intérieures très près de l'étoile, même de l'intérieur jusqu'au bord du disque.

"Avec les premières découvertes d'exoplanètes de la taille de Jupiter en orbite près de leur étoile hôte, les astronomes ont été inspirés pour développer plusieurs modèles sur la façon dont de telles planètes pourraient se former, y compris les interactions chaotiques dans plusieurs systèmes planétaires, effets de marée et migration à travers le disque de gaz, " a déclaré Eric Ford, professeur d'astronomie et d'astrophysique, directeur du Center for Exoplanets and Habitable Worlds de Penn State et co-embauche du corps professoral de l'Institute for CyberScience (ICS). "Toutefois, ces modèles n'ont pas prédit les découvertes les plus récentes de planètes de la taille d'une super-Terre en orbite si près de leur étoile hôte. Certains astronomes avaient suggéré que de telles planètes devaient s'être formées très près de leur emplacement actuel. Notre travail est important car il démontre comment des planètes de la taille de la super-Terre à courte période ont pu se former et migrer vers leurs emplacements actuels grâce aux interactions complexes de plusieurs systèmes planétaires. »

Carrera a déclaré qu'il restait encore du travail pour confirmer que la théorie était correcte.

"Nous avons montré qu'il est possible pour les planètes de se rapprocher d'une étoile dans cette simulation, mais cela ne veut pas dire que c'est la seule façon que l'univers a choisi de les faire, " a déclaré Carrera. " Quelqu'un pourrait avoir une idée différente d'un moyen de rapprocher les planètes d'une étoile. Et, donc, la prochaine étape est de tester l'idée, réviser, faire des prédictions que vous pouvez tester par rapport aux observations."

Les recherches futures pourraient également explorer pourquoi notre système solaire super-sans Terre est différent de la plupart des autres systèmes solaires, Carrera ajouté.

"Les super-Terres sur des orbites très proches sont de loin le type d'exoplanète le plus courant que nous observons, et pourtant ils n'existent pas dans notre propre système solaire et cela nous fait nous demander pourquoi, " dit Carrera.

Selon les chercheurs, les meilleures estimations publiées suggèrent qu'environ 30% des étoiles de type solaire ont des planètes plus proches de l'étoile hôte que la Terre ne l'est du Soleil. Cependant, ils notent que des planètes supplémentaires pourraient ne pas être détectées, surtout les petites planètes éloignées de leur étoile.