La découverte d’un monde extraterrestre avec une étrange orbite inclinée intrigue les astronomes
L’orbite d’une exoplanète autour d’une étoile dans un système stellaire binaire a été représentée pour la première fois en trois dimensions. La planète orbite autour de son étoile à un angle différent du plan de l’orbite des deux étoiles, et le désalignement pourrait offrir des indices sur la façon dont les planètes se forment dans les systèmes binaires.
La exoplanète, GJ 896Ab (notez le b minuscule pour la planète), a été trouvé dans le système binaire GJ 896AB (notez les A et B majuscules pour les deux étoiles) qui est situé à 20,3 années-lumière de la Terre. Les astronomes ont suivi le mouvement du système stellaire binaire dans l’espace à l’aide d’observations optiques archivées datant de 1941 à 2017, avec des données supplémentaires couvrant 2006 à 2011 recueillies par le Very Long Baseline Array (VLBA), qui est un réseau de 10 radiotélescopes enfilés à travers les États-Unis. Les chercheurs ont également fait de nouvelles observations avec le VLBA en 2020.
Les astronomes, dirigés par Salvador Curiel de l’Université nationale autonome du Mexique (UNAM), ont découvert que étoile GJ 896A se déplace dans l’espace, il semble osciller le long de son chemin. Cette oscillation est causée par une planète en orbite avec 2,3 fois la masse de Jupiter qui complète une orbite tous les 284,4 jours terrestres. Entre la planète et son étoile se trouve un centre de masse commun, appelé barycentre ; l’oscillation de l’étoile est le résultat de son mouvement autour de ce centre de masse commun.
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Cette technique de détection du mouvement des étoiles dans l’espace et de toute déviation de ce mouvement s’appelle l’astrométrie. L’astrométrie est le seul moyen par lequel les orbites d’un système planétaire avec plus d’une étoile peuvent être interprétées en trois dimensions, puisque les astronomes détectent visiblement l’oscillation et l’orientation des orbites.
Curieusement, le plan dans lequel la planète orbite est désaligné de 148 degrés par rapport au plan de l’orbite des deux étoiles l’une autour de l’autre.
« Cela signifie que la planète se déplace autour de l’étoile principale dans la direction opposée à celle de l’étoile secondaire autour de l’étoile principale », a déclaré Gisela Ortiz-León, astronome à l’UNAM et à l’Institut Max Planck de radioastronomie en Allemagne et membre de l’équipe sur le projet, a déclaré dans un déclaration (s’ouvre dans un nouvel onglet).
Moins de 4% des exoplanètes connues se trouvent dans des systèmes d’étoiles binaires. Cette petite proportion est en partie due au fait qu’il est plus difficile de détecter des planètes dans des systèmes binaires, mais aussi parce que des modèles suggèrent que l’existence d’une étoile compagne peut tronquer et déstabiliser un disque de formation de planètes.
« Peut-être que ces modèles doivent être ajustés », a déclaré Joel Sanchez-Bermudez de l’UNAM.
Un problème dans la formation d’un tel système est que l’on pense que les géantes gazeuses mettent 5 à 10 millions d’années pour accréter tout leur gaz de la disque de formation de planètes autour d’eux. Cependant, les modèles actuels suggèrent qu’un tel disque dans un système binaire survit moins d’un million d’années avant que les marées gravitationnelles de l’étoile compagne ne brisent le disque.
De plus, dans le cas du GJ 896AB, les deux étoiles sont naines rougesce qui rend l’existence d’un planète géante gazeuse dans le système encore plus surprenant. Les scientifiques pensent que les naines rouges manquent de la quantité nécessaire de matière première pour former des planètes géantes, mais la présence d’une géante gazeuse dans ce système binaire suggère que les planètes pourraient se former différemment lorsque deux étoiles sont présentes.
« Des études détaillées supplémentaires de ce système et de systèmes similaires peuvent nous aider à obtenir des informations importantes sur la façon dont les planètes se forment dans les systèmes binaires », a déclaré Sanchez-Bermudez.
Il existe actuellement deux modèles concurrents sur la façon dont les systèmes binaires et leurs planètes se forment. L’un est appelé fragmentation du disque, dans lequel il y a à l’origine un disque de formation d’étoiles et de planètes qui devient gravitationnellement instable et se brise en deux disques distincts qui forment deux étoiles et toutes les planètes qui les entourent.
L’autre modèle est appelé fragmentation turbulente. Dans cette explication, la turbulence dans le nuage de gaz d’origine conduit à la formation de deux ou plusieurs concentrations denses de matière, qui s’effondrent indépendamment pour former les étoiles et toutes les planètes qui les accompagnent.
Maintenant, ces modèles devront prendre en compte le désalignement du GJ 896Ab de 148 degrés. Quelle que soit la meilleure réplique du système étrange, cela pourrait indiquer comment se forment les systèmes binaires.
La recherche a été publiée le 1er septembre dans Le Journal Astronomique.
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