Une équipe de recherche internationale dirigée par l'astrophysicienne de l'Université de Montréal Lauren Weiss a découvert que les exoplanètes en orbite autour de la même étoile ont tendance à avoir des tailles similaires et un espacement orbital régulier. Ce modèle, révélé par les nouvelles observations de l'Observatoire W. M. Keck des systèmes planétaires découverts par le télescope Kepler, pourrait suggérer que la plupart des systèmes planétaires ont une histoire de formation différente de celle du système solaire.

Grâce en grande partie au télescope Kepler de la NASA, lancé en 2009, plusieurs milliers d'exoplanètes sont maintenant connues. Ce grand échantillon permet aux chercheurs non seulement d'étudier des systèmes individuels, mais aussi de tirer des conclusions sur les systèmes planétaires en général. Le Dr Weiss fait partie de l'équipe California Kepler Survey, qui utilisait l'observatoire W. M. Keck à Maunakea à Hawaï, pour obtenir des spectres haute résolution de 1305 étoiles hébergeant 2025 planètes en transit découvertes à l'origine par Kepler. A partir de ces spectres, ils ont mesuré des tailles précises des étoiles et de leurs planètes.

Dans cette nouvelle analyse menée par Weiss et publiée dans Le journal astronomique , l'équipe s'est concentrée sur 909 planètes appartenant à 355 systèmes multiplanétaires. Ces planètes sont pour la plupart situées entre 1, 000 et 4, 000 années-lumière de la Terre. A l'aide d'une analyse statistique, l'équipe a trouvé deux modèles surprenants. Ils ont découvert que les exoplanètes ont tendance à être de la même taille que leurs voisines. Si une planète est petite, la prochaine planète autour de cette même étoile sera également très probablement petite, et si une planète est grande, le prochain est susceptible d'être grand. Ils ont également découvert que les planètes en orbite autour de la même étoile ont tendance à avoir un espacement orbital régulier.

"Les planètes d'un système ont tendance à être de la même taille et régulièrement espacées, comme des pois dans une cosse. Ces modèles ne se produiraient pas si les tailles ou les espacements des planètes étaient tirés au hasard. » explique Weiss.

Les tailles et l'espacement orbital similaires des planètes ont des implications sur la formation de la plupart des systèmes planétaires. Dans la théorie classique de la formation des planètes, les planètes se forment dans le disque protoplanétaire qui entoure une étoile nouvellement formée. Les planètes pourraient se former dans des configurations compactes avec des tailles similaires et un espacement orbital régulier, d'une manière similaire au modèle nouvellement observé dans les systèmes exoplanétaires. Cependant, dans notre système solaire, les planètes intérieures ont un espacement étonnamment grand et des tailles diverses. De nombreuses preuves dans le système solaire suggèrent que Jupiter et Saturne ont perturbé la structure initiale de notre système, résultant en les quatre planètes terrestres très espacées que nous avons aujourd'hui. Le fait que les planètes dans la plupart des systèmes soient toujours de taille similaire et régulièrement espacées suggère qu'elles n'ont peut-être été pour la plupart pas perturbées depuis leur formation.

Pour tester cette hypothèse, Weiss mène une nouvelle étude à l'observatoire de Keck pour rechercher des analogues de Jupiter autour des systèmes multiplanétaires de Kepler. Les systèmes planétaires étudiés par Weiss et son équipe ont plusieurs planètes assez proches de leur étoile. En raison de la durée limitée de la Mission Kepler, on sait peu de choses sur le type de planètes, si seulement, existent à des distances orbitales plus grandes autour de ces systèmes. Ils espèrent tester comment la présence ou l'absence de planètes semblables à Jupiter à de grandes distances orbitales est liée aux modèles des systèmes planétaires internes.

Indépendamment de leurs populations extérieures, la similitude des planètes dans les régions internes des systèmes extrasolaires nécessite une explication. Si le facteur décisif pour la taille des planètes peut être identifié, cela pourrait aider à déterminer quelles étoiles sont susceptibles d'avoir des planètes terrestres propices à la vie.

L'article "The California-Kepler Survey V. Peas in a Pod:Planets in a Kepler Multi-planet System are Similar in Size and Regularly Spaced" est publié dans The Journal astronomique .