Découverte : l'exoplanète Kepler 107c serait née d'une "collision géante"
Une exoplanète située dans la constellation du Cygne a retenu l’attention d’une équipe de chercheurs internationale. Son étude révèle qu’elle se serait formée des suites d’un impact similaire à celui qui a donné naissance à la Lune.
L’exoplanète est située dans le système Kepler 107, dans la constellation du Cygne. Il présente une étoile, plus massive que notre Soleil, autour duquel gravitent quatre planètes : Kepler 107b, Kepler 107c, Kepler 107d et Kepler 107e. Jusque-là, rien d’anormal. C’est en étudiant ce système qu’une équipe de chercheurs, composée notamment de membres de l’Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de Paris (CEA-Irfu), est parvenue à détecter une anomalie. Kepler 107c, la deuxième planète la plus proche de l’étoile serait trois fois plus dense et beaucoup plus lourde que Kepler b, la première planète, alors que celles-ci ont les mêmes dimensions. Alors, comment cette exoplanète s’est-elle formée ? La question est légitime. Rafael Garcia et Mansour Benbakoura, astrophysiciens du CEA-Irfu interrogés par National Geographic, reviennent sur les hypothèses sur sa formation.
UNE PLANÈTE « MERCURY-LIKE »
Kepler 107c est très dense et est très riche en fer. Elle est ce qu’on appelle une planète « Mercury-Like », en référence à Mercure, elle-même très riche en fer et surtout très dense. Si ce type de planète a souvent été observé par les scientifiques, Kepler 107c a cette particularité de ne pas être la planète la plus proche de son étoile, ce qui pose question. Selon les théories admises de la formation des planètes, ce sont les planètes les plus proches des étoiles qui doivent être les plus denses car une partie de leur surface est soufflée par les rayonnements de leur étoile. En ce sens, les scientifiques pensent que Kepler c pourrait s’être formée des suites d’un impact formidable, similaire à celui qui aurait formé la Lune, qui aurait arraché ses couches externes et augmenté la proportion de son noyau très dense. « Parmi les planètes similaires à Mercure, celles dont on pense qu'elles résultent d'une collision géante sont rares » annonce Rafael Garcia. Mansour Benbakoura complète : « En pratique, on n'a jamais observé ce genre d'événement avec certitude auparavant. Ce qui rend cette planète particulièrement intéressante est que pour la première fois, l'hypothèse d'une collision géante apparaît comme la plus probable pour expliquer sa formation. »
DES HYPOTHÈSES ÉCARTÉES
Plusieurs mécanismes ont été envisagés pour expliquer la formation de cette planète. Cependant, à part la collision géante, toutes les hypothèses ont été écartées.
La première théorie avançait une possibilité d’évaporation du manteau du fait des forts rayonnements X et UV provenant de l'étoile, appelée « photo-évaporation du manteau ». « Cette hypothèse a été rejetée car elle implique que la planète b soit plus dense que la planète c, ce qui n'est pas le cas d'après les observations » nous annonce l’un des chercheurs, avant d’ajouter « Kepler 107c est la première planète de son genre car on ne peut pas expliquer sa composition similaire à Mercure avec la théorie de l'évaporation du manteau. »
Seconde hypothèse, avancée par les deux scientifiques, concerne la photophorèse dans le disque. « C'est-à-dire la migration des silicates au sein du disque. Ce mécanisme aurait pour conséquence la raréfaction des silicates dans la région de formation des planètes, pouvant expliquer une composition planétaire riche en fer. Cependant, la proportion de ce dernier élément dans la composition de Kepler 107c est trop importante pour que ce scénario puisse l'expliquer. De plus, il impliquerait que la planète Kepler 107b soit au moins aussi riche en fer, ce qui n'est pas le cas. »
La troisième et dernière théorie écartée par les scientifiques concerne la migration orbitale de la planète Kepler 107c. « La dernière hypothèse envisagée pour expliquer la configuration du système est que la planète Kepler 107c se serait formée plus près de l'étoile que la planète b, puis aurait migré vers l'extérieur, croisant ainsi l'orbite de cette dernière. Les orbites des planètes de Kepler 107, très circulaires, excluent ce scénario. En effet, pour être cohérent avec les excentricités orbitales observées, proches de 0, il faudrait que la migration ait eu lieu avant la dissipation du disque, c'est-à-dire en quelques millions d'années, une durée très courte qui rend cette hypothèse peu probable. »
« C'est sans doute la première découverte d'une série d'observations d'impacts géants au sein de systèmes exoplanétaires, qui permettraient ensemble de mieux comprendre l'évolution passée de notre système solaire » concluent Rafael Garcia et Mansour Benbakoura.
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