Des exoplanètes se forment aussi dans des amas d'étoiles

Deux exoplanètes avaient déjà été repérées dans des amas ouverts d’étoiles mais elles étaient en orbite autour d’étoiles massives. Pour la première fois, on en a découvert autour d’étoiles de type solaire. Ces Jupiter chaudes, dans la constellation du Cancer, nous aident à contraindre les modèles de formation planétaire.

En 1610, Galilée a pointé sa lunette en direction de la constellation du Cancer, découvrant qu’une certaine nébulosité était en réalité une concentration d’étoiles. L’objet baptisé ultérieurement M44 dans le catalogue de Messier était un amas ouvert d’étoiles situé à une distance estimée entre 520 et 610 années-lumière du Soleil. Il possède aussi d’autres noms, comme Praesepe, l’amas de la Crèche et en anglais « Beehive », la Ruche.

Cet amas est donc ouvert et non pas globulaire, ce qui veut dire qu’il s’agit d’une concentration de jeunes étoiles faiblement liées gravitationnellement et qui se disperseront dans la Voie lactée quelques centaines de millions d’années seulement après leur naissance commune dans un grand nuage moléculaire. Dans le cas de Praesepe, on est ainsi en présence d’environ 1.000 étoiles chimiquement homogènes qui se sont formées voici 600 millions d’années tout au plus.

Les astrophysiciens y ont traqué la présence d'exoplanètes avec la méthode des vitesses radiales depuis le sol grâce aux instruments du télescope de 1,5 m Tillinghast du Smithsonian Astrophysical Observatory's Fred Lawrence Whipple Observatory près d’Amado (Arizona). Comme ils l’expliquent dans un article déposé sur arxiv, ils y ont effectivement découvert deux Jupiter chaudes, nommées Pr0201 b et Pr0211 b.

La découverte est importante car, jusqu’à présent, les recherches d’exoplanètes autour d’étoiles de type solaire dans un amas ouvert s’étaient soldées par des échecs. Or, les étoiles naissent dans de tels amas et les systèmes planétaires sont visiblement communs autour des étoiles puisqu’on en détecte même dans des systèmes binaires comme celui de Kepler 47. Il y avait donc là potentiellement des contraintes intrigantes sur la formation des exoplanètes. Peut-être était-elle défavorisée tant que les étoiles de l’amas ne s’étaient pas dispersées.

Surtout, l’existence de Jupiter chaudes est aujourd’hui expliquée par des phénomènes de migrations planétaires rapprochant des géantes gazeuses – nées loin de leur soleil dans un environnement plus froid – de leur étoile hôte. On ne sait pas trop si ce processus de migration commence tôt ni s’il est rapide. La découverte de Pr0201 b et Pr0211 b devrait fournir des informations intéressantes sur ce sujet en posant des contraintes sur les modèles cosmogoniques.

Une caractéristique de Praesepe donne à réfléchir aux astrophysiciens. Les étoiles de l’amas sont particulièrement riches en éléments lourds comme le fer. Or, depuis quelque temps, on soupçonne que la présence de ces éléments favorise la formation des planètes. C’est peut-être pour cela qu’il a été plus facile de découvrir des exoplanètes dans cet amas ouvert.