Un projet de recherche de trois ans financé par la National Science Foundation est en cours pour élucider les origines des Jupiter chauds excentriques, des géants gazeux massifs avec des orbites allongées autour de leurs étoiles. Dirigé par un astronome de la Northern Arizona University, l'étude vise à expliquer pourquoi ces planètes s'alignent précisément avec les équateurs de leurs étoiles malgré leurs trajectoires inhabituelles. Les résultats pourraient remodeler la compréhension de la formation planétaire, y compris notre propre système solaire.
Les Jupiter chauds excentriques constituent une classe intrigante d'exoplanètes : des géants gazeux massifs qui orbitent autour de leurs étoiles sur des trajectoires étirées et inattendues, contrairement aux Jupiter chauds qui orbitent plus près. Pendant des années, les scientifiques ont supposé que les Jupiter chauds se formaient de manière similaire aux Jupiter chauds, mais des données de télescopes améliorées ont révélé des différences clés. Les Jupiter chauds s'alignent presque toujours avec les équateurs de leurs étoiles, et plus leurs orbites sont allongées, plus l'alignement est précis — un schéma qu'aucune théorie actuelle n'explique.
Daniel Muñoz, astronome au Département d'astronomie et de science planétaire de la Northern Arizona University, dirige l'enquête avec des collaborateurs à l'Indiana University Bloomington. Le projet, financé par la National Science Foundation, se poursuivra jusqu'en 2028 et inclut la création d'un nouveau catalogue de ces planètes en utilisant les données du Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA.
«La variabilité des planètes extrasolaires est simplement énorme», a déclaré Muñoz. «Les systèmes extrasolaires peuvent ressembler à notre système solaire, mais dans certains cas, ils paraissent complètement différents et exotiques. Nous sommes très intéressés par la compréhension de la formation du système solaire dans son contexte en étudiant des systèmes qui ressemblent au nôtre et d'autres qui sont totalement différents. Nous pouvons avoir une idée des extrêmes, de la moyenne de notre histoire de formation planétaire et de la moyenne de notre système solaire.»
Muñoz explore plusieurs hypothèses pour ces orbites. L'une implique des planètes compagnes qui modifient les trajectoires sans causer de désalignement. Une autre pointe vers des interactions avec les nébuleuses gazeuses où les planètes se forment. Sa théorie préférée suggère que des ondes internes dans des étoiles fluides pourraient extraire de l'énergie des orbites, imposant un alignement.
«Les données nous disent que les Jupiter chauds ne sont pas simplement la fin de queue des Jupiter chauds», a déclaré Muñoz. «Elles nous disent qu'ils pourraient avoir une histoire différente. Nous devons comprendre si c'est juste une bizarrerie — si ce sont des cas pathologiques qui se produisent peut-être une fois tous les millions de cas — ou s'il y a un processus physique supplémentaire que nous avons ignoré par le passé et que nous pourrions révéler.»
En tant que théoricien, Muñoz utilise des modèles informatiques et des calculs pour tester des idées. «Je suis théoricien, donc je travaille sur des modèles en utilisant des ordinateurs puissants, des calculs au crayon et au papier et tout ce qui est entre les deux», a-t-il dit. «Nous n'avons pas de modèle qui ait prédit cela dès le départ, donc nous allons devenir fous et plonger dans les façons les plus créatives auxquelles nous pouvons penser pour ce problème. Mais une fois que vous avez un modèle mathématique, ce n'est que le début.»
L'année prochaine, Muñoz prévoit d'embaucher un étudiant de troisième cycle pour l'assister. Son travail sur l'hypothèse des ondes stellaires montre du potentiel, avec des publications attendues prochainement. Comprendre ces processus pourrait révéler des aspects cachés de l'évolution du système solaire.