Depuis le milieu des années 1990, lorsque la première planète autour d'une autre étoile a été découverte, les astronomes collectent des exoplanètes. Dans une nouvelle étude, les astronomes ont classé ces planètes et ont découvert que la plupart des planètes découvertes à ce jour sont divisées en taille en deux groupes: les planètes terrestres rocheuses et les plus grandes mini-neptune. L'équipe a utilisé les données de la mission Kepler de la NASA et de l'observatoire Keck.
En fait, l'étude montre que notre galaxie favorise deux types de planètes: les mondes rocheux 1,75 fois la taille de la Terre et les mini-neptunes couvertes de gaz, qui sont 2 à 3,5 fois plus grandes que la Terre. La Voie lactée forme rarement des planètes avec des tailles comprises entre ces deux groupes.
Le diagramme montre le nombre de petites exoplanètes pour 100 étoiles, en fonction de leur taille par rapport à la Terre. Crédit: NASA / Ames / Caltech / Université d'Hawaï (BJ Fulton)
«Il n'y a pas de planètes dans le système solaire avec la taille entre la Terre et Neptune. L'une des plus grandes surprises de Kepler est que presque toutes les étoiles ont au moins une planète plus grande que la Terre mais plus petite que Neptune. Nous aimerions savoir ce que sont ces mystérieuses planètes et pourquoi nous ne les avons pas », déclare Eric Petigura, co-auteur de l'étude au California Institute of Technology (USA).
Kepler recherche des mondes lointains en utilisant la méthode du transit. La magnitude de l'éclipse est en corrélation avec la taille de la planète, mais afin de déterminer avec précision sa taille, il est nécessaire de mesurer son étoile. Une équipe de scientifiques du California Institute of Technology, ainsi que des collègues de plusieurs institutions, ont examiné de plus près la taille des planètes à l'aide de l'observatoire de Keck. Ils ont passé des années à collecter des données spectrales sur des étoiles avec 2000 planètes du catalogue Kepler. Les données spectrales ont fourni des mesures précises de la taille des étoiles, ce qui a permis aux chercheurs de déterminer la taille des exomères en orbite autour d'eux.
Grâce aux nouvelles données de l'observatoire de Keck, les chercheurs ont pu déterminer la taille de 2000 planètes 4 fois plus précisément. Lorsque les scientifiques les ont triés, ils ont été surpris de trouver un écart frappant entre les groupes de terres rocheuses et les mini-Neptune.
La raison de l'écart n'est pas claire, mais les scientifiques ont proposé deux explications possibles. Le premier est basé sur l'idée que la nature préfère créer des planètes à peu près de la taille de la Terre. Certaines de ces planètes, pour des raisons encore mal comprises, finissent par capter suffisamment de gaz pour "traverser la ligne" et devenir des mini-neptunes gazeuses.
Le diagramme montre comment se forment les exoplanètes et les mini-neptunes de la taille de la Terre. Crédit: NASA / Ames / Caltech / Université d'Hawaï (BJ Fulton)
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«Les mini neptunes sont comme des roches entourées de grosses boules de gaz. L'hydrogène et l'hélium dans le ballon ne contribuent pas au gain de masse de l'ensemble du système, mais ils contribuent énormément au volume, rendant les planètes beaucoup plus grandes », poursuit Eric Petigura.
La deuxième raison possible pour laquelle les planètes n'ont pas de tailles intermédiaires est associée à la perte de gaz, ou plutôt à la combustion lorsqu'elles sont exposées au rayonnement de l'étoile hôte. Les deux scénarios sont susceptibles d'expliquer l'écart de taille planétaire. «À l'avenir, les chercheurs prévoient d'étudier le contenu des éléments lourds de ces planètes afin d'en savoir plus sur leur composition. Nous vivons à l'âge d'or de l'astronomie planétaire car nous trouvons des milliers de planètes autour d'autres étoiles. Nous travaillons actuellement à la compréhension de la composition de mini-neptune. Cela devrait expliquer pourquoi ces mondes se forment si souvent sur les orbites d'autres étoiles et pourquoi ils n'existent pas autour du Soleil », a conclu Eric Petigura.
Roman Zakharov
