La découverte soulève de nouvelles questions sur la migration des géantes gazeuses, ainsi que sur leur formation en marge des systèmes planétaires.
En utilisant le réseau de radiotélescopes ALMA, les astronomes ont identifié quatre ruptures dans le disque protoplanétaire autour de la jeune étoile, ce qui indique la présence d'un quatuor d'exoplanètes massives avec une gamme extrême d'orbites - la planète extérieure est plus de 1000 fois plus éloignée de l'étoile que de l'intérieur. La découverte soulève de nouvelles questions sur la migration des géantes gazeuses, ainsi que sur leur formation en marge des systèmes planétaires. Un article décrivant l'étude a été présenté dans le journal Astrophysical Journal Letters.
«Les modèles de formation des planètes ont tendance à décrire ceux qui ont déjà été observés, de sorte que les nouvelles découvertes ne rentrent pas nécessairement dans les simulations. Par exemple, des mondes massifs comme Saturne sont formés en deux étapes principales: d'abord, un noyau solide est formé, puis une couche de gaz est "étirée" dessus. Cependant, ces processus doivent être très lents à de grandes distances de l'étoile, de sorte que presque tous les modèles ne conduisent pas à la création de géants massifs à la périphérie des systèmes planétaires », explique Katy Clarke, auteur principal de l'étude à l'Institute of Astronomy, Université de Cambridge (Royaume-Uni).
Jeune selon les normes astronomiques, l'étoile CI Tau, âgée de seulement 2 millions d'années, vit à environ 450 années-lumière de la Terre en direction de la constellation du Taureau. Il est entouré d'un énorme disque de poussière et de glace, dans lequel des planètes, des satellites, des astéroïdes et d'autres objets astronomiques sont nés et continuent de se former. En 2016, l'étoile est devenue célèbre pour la découverte de Jupiter chaud sur son orbite, faisant de CI Tau la plus jeune étoile à posséder une exoplanète de ce type. Et maintenant, grâce à de nouvelles observations d'ALMA, aucun voisin moins intéressant n'a été trouvé dans CI Tau b.
Les orbites des quatre planètes géantes du système sont très différentes: la plus proche est approximativement à la même distance de CI Tau que Mercure est du Soleil, et la plus éloignée est plus de 3 fois plus éloignée de l'étoile que Neptune est du Soleil. Les deux planètes extérieures ont une masse similaire à Saturne, tandis que l'une des planètes intérieures est presque un analogue complet de Jupiter, et la seconde est «plus lourde» de près de 10 fois.
Représentation artistique de jupiter chaud. Crédit: ESO.
La découverte soulève de nombreuses questions. Premièrement, des observations précédentes ont montré qu'environ un pour cent des étoiles contiennent des Jupiters chauds sur leur orbite, mais la plupart d'entre elles sont des centaines de fois plus âgées que CI Tau. Deuxièmement, on ne sait pas si les trois planètes extérieures ont joué un rôle dans la migration du monde intérieur vers l'étoile, et si oui, si cela est typique d'autres systèmes. Et enfin, les astronomes n'ont pas encore de scénarios convaincants qui révèlent la formation des deux planètes extérieures.
La tâche suivante, les scientifiques appellent l'étude de ce système mystérieux à différentes longueurs d'onde afin d'obtenir plus d'informations sur les propriétés du disque et des planètes qu'il contient.
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Roman Zakharov
