Astronomie Le télescope Cheops dévoile le ballet cosmique de cinq exoplanètes

Le télescope spatial Cheops a dévoilé le ballet cosmique de cinq exoplanètes. Un tel phénomène n'a encore jamais été observé avec des astres, dont la variété remet en cause les théories sur leur formation, selon une étude dirigée par des chercheurs suisses.

A environ 200 années lumière de la Terre, ces exoplanètes – ainsi appelées parce qu'elles se trouvent en dehors de notre système solaire – tournent sur un même plan autour de leur étoile, TOI-178, avec la régularité d'une horloge. Elles suivent un mouvement de «chaîne de résonance».

La première planète de la chaîne fait le tour de l'étoile en environ trois jours. Les suivantes, chacune plus lointaine que la précédente, le font respectivement en six, dix, quinze et vingt jours, en s'alignant régulièrement pour certaines d'entre elles.

Un film d'animation illustre le phénomène, en musique. Une sixième exoplanète, la plus proche de l'étoile, l'orbite trop rapidement pour être résonance avec les suivantes.

«Nous ne connaissons que cinq autres systèmes avec une telle configuration», dans laquelle plusieurs exoplanètes s'accordent dans une harmonie orbitale autour de leur étoile, remarque Adrien Leleu, astronome à l'Observatoire de l'université de Genève et principal auteur de l'étude parue cette semaine dans la revue Astronomy and Astrophysics.

«Congelés»

Leur intérêt est d'être le témoin d'"un état qu'on pense quasi originel», comme l'explique l'astrophysicien à l'Université de Berne Yannick Alibert, co-auteur de l'article. Il évoque des «systèmes comme congelés depuis la fin de leur phase de formation, qui dure des millions d'années». Car miraculeusement, rien n'est venu perturber cet équilibre «assez fragile» au cours des plus de deux milliards d'années qui s'en sont ensuivies jusqu'à nos jours.

Et c'est là que les choses se compliquent. Car normalement, plus on s'éloigne de l'étoile, plus la densité des planètes devrait aller en diminuant. Or la densité de la troisième de la chaîne, notamment, est bien plus élevée que celle de la deuxième. «On a une grande variation, ce qui est surprenant», selon M. Leleu.

«D'un côté on a l'impression d'avoir quelque chose qui n'a pas bougé depuis des milliards d'années, les périodes des planètes sont réglées à quelques minutes près, c'est ordonné, et d'un autre côté il y a ces variations de densité», qui remettent en cause les théories communément admises sur la formation des systèmes planétaires.

Les observations vont se poursuivre grâce à Cheops. Ce télescope, en orbite depuis la fin 2019, est un projet commun de l'Agence spatiale européenne (ESA) et de la Suisse. Il regroupe un consortium de plus de cent scientifiques et ingénieurs de onze pays européens. La mission cherche à explorer des exoplanètes déjà découvertes.

«Pierre de Rosette»

«Le système de TOI-178 a l'avantage d'être suffisamment brillant et certaines de ses planètes assez larges pour étudier précisément leurs atmosphères depuis la Terre et l'espace», a dit à l'AFP Kate Isaak, responsable scientifique de la mission Cheops à l'ESA, qui a cosigné l'étude.

Avec en ligne de mire une meilleure compréhension de la formation des systèmes planétaires, et peut-être la détection d'exoplanètes orbitant TOI-178 à une plus grande distance.

«On veut chercher s'il y a des planètes au-delà, qui seraient dans la zone habitable, au-delà de la sixième» exoplanète, dit M. Leleu. Et en attendant, explorer ce système qualifié par les astronomes de «pierre de Rosette», fournissant autant de réponses que de questions sur la formation des planètes.