Les amas d’étoiles ont tendance à héberger plus de Jupiters chauds que la moyenne, mais pourquoi ? Une équipe d’astronomes a proposé une nouvelle solution, et cela implique de nombreux échanges de voisins stellaires.
Lorsque les astronomes ont commencé à étudier les exoplanètes, ils ont été surpris de découvrir une toute nouvelle classe d’objets. Ce sont les soi-disant Jupiters chauds, qui sont des planètes de la taille de Jupiter en orbite plus près de leur étoile que ne le fait Mercure autour du soleil. Comme son nom l’indique, cette proximité augmente considérablement leurs températures. Cela les fait gonfler et s’étendre, et dans certains cas même pleuvoir du fer.
Dans l’ensemble, les Jupiters chauds sont relativement rares. Seulement environ 1% des étoiles avec des planètes en hébergent une. Mais dans les amas d’étoiles, le pourcentage est beaucoup plus élevé. Les Jupiters chauds semblent être plusieurs fois plus fréquents dans les amas d’étoiles que la moyenne.
Une équipe d’astronomes a mis au point une analyse qui, selon eux, est capable d’expliquer pourquoi les amas d’étoiles hébergent des Jupiters plus chauds. La clé est que les étoiles d’un amas sont beaucoup plus étroitement regroupées que la moyenne. Ils sont si proches que les étoiles sont obligées d’interagir avec leurs voisins dans une certaine mesure. Dans certains cas, ils peuvent même capturer l’un de leurs voisins sur une orbite. Ainsi, même si les étoiles se sont initialement formées comme des objets solitaires, elles peuvent devenir des systèmes binaires.
Les astronomes ont découvert que si cette capture se produit suffisamment tôt au cours du processus de formation de la planète, elle peut conduire à un Jupiter chaud. Si une planète de la taille de Jupiter se forme autour d’une étoile et que cette étoile capture une voisine, l’influence gravitationnelle de cette voisine peut commencer à étirer l’orbite de la planète.
Au fur et à mesure que l’orbite de la planète s’étire, elle devient de plus en plus elliptique. Le point le plus éloigné de l’orbite s’éloigne de l’étoile, tandis que le point le plus proche se rapproche. Finalement, si la planète oscille trop près de l’étoile, elle peut être capturée dans une toute nouvelle orbite, et la planète géante normale devient maintenant un Jupiter chaud.
Les astronomes ont découvert que cela arrive à environ 2% des étoiles d’un amas. Cependant, pour créer un Jupiter chaud, vous avez besoin d’un ensemble de circonstances particulières, car l’orbite doit se rapprocher… mais pas trop près. Environ 4% du temps, les astronomes ont découvert que les perturbations gravitationnelles envoyaient simplement la planète voler droit devant son étoile, l’effaçant.
Dans l’ensemble, les astronomes ont découvert que si les planètes géantes forment environ 10% des étoiles, alors dans environ un milliard d’années, il y aura suffisamment d’interactions dans un amas d’étoiles pour déclencher la migration qui transforme une planète géante en un Jupiter chaud. Étant donné que ces interactions se produisent rarement en dehors des amas d’étoiles, cela peut expliquer en grande partie pourquoi les Jupiters chauds sont plus courants à l’intérieur.
Le document est publié sur le arXiv serveur de préimpression.
Plus d’information:
Daohai Li et al, Making Hot Jupiters in stellar clusters: the importance of binary exchange, arXiv (2022). DOI : 10.48550/arxiv.2211.16015