Pendant la majeure partie de l'histoire de l'humanité, notre compréhension de la formation et de l'évolution des planètes était basée sur les huit (ou neuf) planètes de notre système solaire. Mais au cours des 25 dernières années, la découverte de plus de 4, 000 exoplanètes, ou des planètes en dehors de notre système solaire, changé tout ça.

Parmi les plus intrigants de ces mondes lointains se trouve une classe d'exoplanètes appelées Jupiters chaudes. De taille similaire à Jupiter, ces planètes dominées par le gaz orbitent très près de leurs étoiles mères, les encercler en aussi peu que 18 heures. Nous n'avons rien de tel dans notre propre système solaire, où les planètes les plus proches du Soleil sont rocheuses et orbitent beaucoup plus loin. Les questions sur les Jupiters chauds sont aussi grandes que les planètes elles-mêmes :se forment-elles près de leurs étoiles ou plus loin avant de migrer vers l'intérieur ? Et si ces géants migrent, qu'est-ce que cela révélerait sur l'histoire des planètes de notre propre système solaire ?

Pour répondre à ces questions, les scientifiques devront observer bon nombre de ces géantes chaudes très tôt dans leur formation. Maintenant, une nouvelle étude dans le Journal astronomique rapports sur la détection de l'exoplanète HIP 67522 b, qui semble être le Jupiter chaud le plus jeune jamais trouvé. Il orbite autour d'une étoile bien étudiée qui a environ 17 millions d'années, ce qui signifie que le Jupiter chaud n'est probablement que de quelques millions d'années plus jeune, alors que la plupart des Jupiters chauds connus ont plus d'un milliard d'années. La planète met environ sept jours pour orbiter autour de son étoile, qui a une masse similaire à celle du Soleil. Situé à seulement 490 années-lumière de la Terre, HIP 67522 b est environ 10 fois le diamètre de la Terre, ou proche de celui de Jupiter. Sa taille indique fortement qu'il s'agit d'une planète dominée par le gaz.

HIP 67522 b a été identifié comme une planète candidate par le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, qui détecte les planètes via la méthode du transit :les scientifiques recherchent de petits creux dans la luminosité d'une étoile, indiquant qu'une planète en orbite est passée entre l'observateur et l'étoile. Mais les jeunes étoiles ont tendance à avoir beaucoup de taches sombres sur leurs surfaces - des taches stellaires, également appelées taches solaires lorsqu'elles apparaissent sur le Soleil, qui peuvent ressembler à des planètes en transit. Les scientifiques ont donc utilisé les données de l'observatoire infrarouge récemment retiré de la NASA, le télescope spatial Spitzer, pour confirmer que le signal de transit provenait d'une planète et non d'une tache stellaire. (D'autres méthodes de détection d'exoplanètes ont donné des indices sur la présence de Jupiters chauds encore plus jeunes, mais aucun n'a été confirmé.)

La découverte offre l'espoir de trouver plus de jeunes Jupiters chauds et d'en apprendre davantage sur la formation des planètes dans l'univers, même ici, à la maison.

"Nous pouvons en apprendre beaucoup sur notre système solaire et son histoire en étudiant les planètes et autres objets en orbite autour du Soleil, " a déclaré Aaron Rizzutto, un scientifique des exoplanètes de l'Université du Texas à Austin qui a dirigé l'étude. "Mais nous ne saurons jamais à quel point notre système solaire est unique ou commun à moins que nous ne soyons à la recherche d'exoplanètes. Les scientifiques des exoplanètes découvrent comment notre système solaire s'intègre dans l'image plus large de la formation des planètes dans l'univers."

Migration des géants ?

Il existe trois hypothèses principales sur la façon dont les Jupiters chauds se rapprochent si près de leurs étoiles mères. La première est qu'ils se forment simplement là et restent sur place. Mais il est difficile d'imaginer des planètes se former dans un environnement aussi intense. Non seulement la chaleur torride vaporiserait la plupart des matériaux, mais les jeunes étoiles éclatent fréquemment avec des explosions massives et des vents stellaires, disperser potentiellement toutes les planètes nouvellement émergentes.

Il semble plus probable que les géantes gazeuses se développent plus loin de leur étoile mère, passé une limite appelée la ligne de neige, où il fait suffisamment froid pour que de la glace et d'autres matériaux solides se forment. Les planètes semblables à Jupiter sont composées presque entièrement de gaz, mais ils contiennent des noyaux solides. Il serait plus facile pour ces noyaux de se former au-delà de la ligne de neige, où les matériaux gelés pourraient s'accrocher comme une boule de neige en croissance.

Les deux autres hypothèses supposent que c'est le cas, et que les Jupiters chauds errent alors vers plus près de leurs étoiles. Mais quelle serait la cause et le moment de la migration ?

Une idée postule que les Jupiters chauds commencent leur voyage tôt dans l'histoire du système planétaire alors que l'étoile est toujours entourée par le disque de gaz et de poussière à partir duquel elle et la planète se sont formées. Dans ce scénario, la gravité du disque interagissant avec la masse de la planète pourrait interrompre l'orbite de la géante gazeuse et la faire migrer vers l'intérieur.

La troisième hypothèse soutient que les Jupiters chauds se rapprochent plus tard de leur étoile, quand la gravité d'autres planètes autour de l'étoile peut conduire à la migration. Le fait que HIP 67522 b soit déjà si proche de son étoile si tôt après sa formation indique que cette troisième hypothèse ne s'applique probablement pas dans ce cas. Mais un jeune Jupiter chaud ne suffit pas à régler le débat sur la façon dont ils se forment tous.

"Les scientifiques aimeraient savoir s'il existe un mécanisme dominant qui forme la plupart des Jupiters chauds, " a déclaré Yasuhiro Hasegawa, un astrophysicien spécialisé dans la formation des planètes au Jet Propulsion Laboratory de la NASA qui n'a pas participé à l'étude. "Dans la communauté en ce moment, il n'y a pas de consensus clair sur l'hypothèse de formation la plus importante pour reproduire la population que nous avons observée. La découverte de ce jeune Jupiter chaud est passionnante, mais ce n'est qu'un indice de la réponse. Pour résoudre le mystère, nous aurons besoin de plus."

TESS est une mission Astrophysics Explorer de la NASA dirigée et exploitée par le MIT à Cambridge, Massachusetts, et géré par le Goddard Space Flight Center de la NASA. Les partenaires supplémentaires incluent Northrop Grumman, basé à Falls Church, Virginie; le centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley en Californie; le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, Massachusetts; le laboratoire Lincoln du MIT ; et le Space Telescope Science Institute de Baltimore. Plus d'une douzaine d'universités, des instituts de recherche et des observatoires du monde entier participent à la mission.