Quatre planètes enfermées dans un rythme parfait autour d'une étoile proche sont destinées à être flippées autour de leur système solaire lorsque leur soleil finira par mourir, selon une nouvelle étude qui se penche sur son avenir.

Les astronomes ont modélisé comment le changement des forces gravitationnelles dans le système à la suite de la transformation de l'étoile en naine blanche fera que ses planètes se détacheront de leurs orbites et rebondiront sur la gravité de l'autre, comme des balles rebondissant sur un pare-chocs dans un jeu de flipper.

Dans le processus, ils renverseront les débris à proximité dans leur soleil mourant, offrant aux scientifiques un nouvel aperçu de la façon dont les naines blanches aux atmosphères polluées que nous voyons aujourd'hui ont évolué à l'origine. Les conclusions des astronomes de l'Université d'Exeter et de l'Université de Warwick sont publiées dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .

Le système HR 8799 se trouve à 135 années-lumière et comprend une étoile de type A vieille de 30 à 40 millions d'années et quatre planètes exceptionnellement massives, plus de cinq fois la masse de Jupiter, orbitent très près les uns des autres. Le système contient également deux disques de débris, à l'intérieur de l'orbite de la planète la plus intérieure et une autre à l'extérieur de la planète la plus extérieure. Des recherches récentes ont montré que les quatre planètes sont enfermées dans un rythme parfait qui voit chacune compléter le double de l'orbite de sa voisine :ainsi pour chaque orbite la plus éloignée complète, le prochain le plus proche complète deux, le suivant en complète quatre, tandis que le plus proche complète huit.

L'équipe d'Exeter et Warwick a décidé d'apprendre le destin ultime du système en créant un modèle qui leur a permis de jouer au « flipper planétaire » avec les planètes, enquêter sur ce qui peut provoquer la déstabilisation du rythme parfait.

Ils ont déterminé que la résonance qui verrouille les quatre planètes est susceptible de se maintenir pendant les 3 prochains milliards d'années, malgré les effets des marées galactiques et des survols rapprochés d'autres étoiles. Cependant, il se brise toujours une fois que l'étoile entre dans la phase dans laquelle elle devient une géante rouge, quand il s'étendra à plusieurs centaines de fois sa taille actuelle et éjectera près de la moitié de sa masse, finir comme une naine blanche.

Les planètes vont alors se mettre à flipper et devenir un système hautement chaotique où leurs mouvements deviennent très incertains. Même changer la position d'une planète d'un centimètre au début du processus peut changer radicalement le résultat.

Le co-auteur, le professeur Sasha Hinkley de l'Université d'Exeter, a déclaré :« Le système HR 8799 est si emblématique pour la science exoplanétaire depuis sa découverte il y a près de 13 ans, et il est donc fascinant de voir dans l'avenir, et regardez-le évoluer d'une collection harmonieuse de planètes à une scène chaotique."

L'auteur principal, le Dr Dimitri Veras, du département de physique de l'Université de Warwick, a déclaré :"Les planètes se disperseront gravitationnellement les unes des autres. Dans un cas, la planète la plus intérieure pourrait être éjectée du système. Ou, Dans un autre cas, la troisième planète peut être éjectée. Ou les deuxième et quatrième planètes pourraient changer de position. N'importe quelle combinaison est possible avec de petits ajustements.

"Ils sont si gros et si proches les uns des autres que la seule chose qui les maintient dans ce rythme parfait en ce moment, ce sont les emplacements de leurs orbites. Tous les quatre sont connectés dans cette chaîne. Dès que l'étoile perd de la masse, leurs emplacements dévieront, puis deux d'entre eux se disperseront, provoquant une réaction en chaîne parmi les quatre."

Quels que soient les mouvements précis des planètes, Une chose dont l'équipe est certaine est que les planètes se déplaceront suffisamment pour déloger la matière des disques de débris du système dans l'atmosphère de l'étoile. C'est ce type de débris que les astronomes analysent aujourd'hui pour découvrir les histoires d'autres systèmes de naines blanches.

Le Dr Veras ajoute :"Ces planètes se déplacent autour de la naine blanche à différents endroits et peuvent facilement projeter tous les débris encore là dans la naine blanche, le polluer.

"Le système planétaire HR 8799 représente un avant-goût des systèmes de naines blanches pollués que nous voyons aujourd'hui. C'est une démonstration de la valeur du calcul du destin des systèmes planétaires, plutôt que de simplement regarder leur formation."