Vue d'artiste de l'exoplanète en orbite proche d'une étoile. Crédit :ESA, Nasa, G. Tinetti (University College London, Royaume-Uni et ESA) et M. Kornmesser (ESA/Hubble)
La découverte d'une planète avec une orbite hautement elliptique autour d'une ancienne étoile pourrait nous aider à mieux comprendre comment les systèmes planétaires se forment et évoluent au fil du temps.
La nouvelle planète, HD76920b, est quatre fois la masse de Jupiter, et se trouve à environ 587 années-lumière dans la constellation australe de Volans, le poisson volant. Au plus loin, elle orbite presque deux fois plus loin de son étoile que la Terre ne le fait du soleil.
Les détails de la planète et de sa découverte sont publiés aujourd'hui. Alors, comment cela s'intègre-t-il dans le récit de la formation de la planète, et les planètes comme celle-ci sont-elles courantes dans le cosmos ?
Le système solaire
Avant la première découverte d'une exoplanète, notre compréhension de la formation des systèmes planétaires est venue du seul exemple dont nous disposions à l'époque :notre système solaire.
Près du soleil orbitent quatre planètes rocheuses - Mercure, Vénus, Terre et Mars. Plus loin se trouvent quatre géantes - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.
Dispersés au milieu d'eux, nous avons des débris - des comètes, astéroïdes et les planètes naines.
Les huit planètes se déplacent sur des orbites presque circulaires, près du même plan. La majeure partie des débris se trouve également à proximité de cet avion, bien que sur des orbites un peu plus excentriques et inclinées.
Comment ce système s'est-il formé ? L'idée était qu'il s'est formé à partir d'un disque de matière entourant le soleil embyronique. Les étendues extérieures plus froides étaient riches en glaces, tandis que les régions intérieures les plus chaudes ne contenaient que de la poussière et du gaz.
La superposition de l'orbite de HD76920b sur le système solaire montre à quel point elle est particulière. Son orbite ressemble plus à celle de l'astéroïde Phaethon qu'à celle de n'importe quelle planète du système solaire. Crédit :Jake Clark
Sur des millions d'années, les minuscules particules de poussière et de glace se sont heurtées, construisant lentement des objets de plus en plus grands. Dans les profondeurs glacées de l'espace, les planètes géantes se sont développées rapidement. Au chaud, intérieur rocheux, la croissance était plus lente.
Finalement, le soleil a emporté le gaz et la poussière, laissant un système (relativement) ordonné - des planètes à peu près coplanaires, se déplaçant sur des orbites quasi circulaires.
L'ère des exoplanètes
Les premières exoplanètes, découvert dans les années 90, a fait voler en éclats ce modèle simple de formation des planètes. Nous avons rapidement appris qu'ils sont beaucoup plus diversifiés que nous n'aurions pu l'imaginer.
Certains systèmes comportent des planètes géantes, plus grand que Jupiter, en orbite incroyablement près de leur étoile. D'autres hébergent des excentriques, mondes solitaires, sans compagnons à appeler le leur.
Cette richesse de données révèle une chose :la formation et l'évolution des planètes sont plus compliquées et diversifiées que nous ne l'avions jamais imaginé.
Le système solaire formé d'un disque protoplanétaire, entourant le jeune soleil. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Accrétion du noyau vs instabilité dynamique
À la suite de ces découvertes, les astronomes ont développé deux modèles concurrents pour la formation des planètes.
Le premier est l'accrétion de noyau, où les planètes se forment progressivement, par des collisions entre des grains de poussière et de glace. La théorie est issue de nos anciens modèles de formation du système solaire.
La théorie concurrente est l'instabilité dynamique. Encore une fois, l'histoire commence par un disque de matière autour d'une jeune star. Mais ce disque est plus massif, et devient instable sous sa propre gravité, provoquant la croissance des touffes. Ces amas forment rapidement des planètes, en milliers d'années.
Les deux modèles peuvent expliquer certains, mais pas tout, des planètes nouvellement découvertes. Selon les conditions initiales autour de l'étoile, il semble que les deux processus peuvent se produire.
Chaque théorie offre la possibilité d'expliquer les mondes excentriques de manières quelque peu différentes.
Vue d'artiste du Hot Jupiter HD209458b - une planète si proche de son étoile que son atmosphère s'évapore dans l'espace. Crédit :Agence spatiale européenne, A. Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS, France) et la NASA
Comment obtenez-vous une planète excentrique?
Dans le modèle d'instabilité dynamique, vous pouvez facilement obtenir la formation et l'interaction de plusieurs amas, s'entrechoquant jusqu'à ce que leurs orbites soient à la fois inclinées et excentriques.
Sous le modèle d'accrétion de base, les choses sont un peu plus difficiles, comme cette méthode crée naturellement coplanaire, systèmes planétaires ordonnés. Mais avec le temps, ces systèmes peuvent devenir instables.
Un résultat possible est qu'une planète éjecte les autres à travers une série de rencontres chaotiques. Cela le laisserait naturellement comme un corps solitaire, suivant une orbite très allongée.
Mais il existe une autre option. De nombreuses étoiles de notre galaxie sont binaires – elles ont des compagnons stellaires. Les interactions entre une planète et la sœur de son étoile hôte pourraient facilement la remuer et éventuellement l'éjecter, ou placez-le sur une orbite extrême.
Une planète excentrique
Cela nous amène à notre monde nouvellement découvert, HD76920b. Une poignée de mondes excentriques similaires ont déjà été trouvés, mais HD76920b est unique. Il orbite autour d'une ancienne étoile, plus de deux milliards d'années de plus que le soleil.
L'orbite que suit HD76920b n'est pas tenable à long terme. En se balançant près de son étoile hôte, il connaîtra des marées dramatiques.
Une planète gazeuse, HD76920b changera de forme en passant devant son étoile, étiré par son énorme gravité. Ces marées seront bien plus importantes que toutes celles que nous connaissons sur Terre.
Cette interaction de marée agira au fil du temps pour circulariser l'orbite de la planète. Le point d'approche le plus proche de l'étoile restera inchangé, mais le point le plus éloigné se rapprochera peu à peu, conduire l'orbite vers la circularité.
Tout cela suggère que HD76920b ne peut pas avoir occupé son orbite actuelle depuis sa naissance. Si tel était le cas, l'orbite aurait circularisé il y a des éons.
Peut-être que ce que nous voyons est la preuve d'un système planétaire devenu voyou. Un système qui contenait autrefois plusieurs planètes sur des orbites circulaires (ou quasi circulaires).
Heures supplémentaires, ces planètes se bousculaient, atteignant finalement une architecture chaotique au fur et à mesure que leur étoile évoluait. Le résultat – le chaos – avec la plupart des planètes dispersées et projetées dans les profondeurs de l'espace n'en laissant qu'une seule – HD76920b.
La vérité est, nous ne savons tout simplement pas – encore. Comme toujours en astronomie, plus d'observations sont nécessaires pour vraiment comprendre l'histoire de la vie de cette planète particulière.
Une chose que nous savons, c'est que l'histoire touche à sa fin. Dans les prochains millions d'années, l'étoile va gonfler, dévorant sa dernière planète. Puis, HD76920b ne sera plus.
Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original. 
