Lorsque nous pensons à d'autres systèmes planétaires, nous avons tendance à penser qu'ils fonctionneront selon les mêmes règles de base que les nôtres. Dans le système solaire, les planètes orbitent près du plan équatorial du Soleil - c'est-à-dire autour de son équateur. L’axe de rotation du Soleil, la direction de ses pôles en fonction de sa rotation, est également le même que la plupart des planètes »(à l’exception d’Uranus, qui tourne de son côté).
Mais si l'étude des planètes extra-solaires nous a appris quelque chose, c'est que l'Univers regorge de possibilités. Considérez l'étoile connue sous le nom de GJ436, une naine rouge située à environ 33 années-lumière de la Terre. Depuis des années, les astronomes savent que cette étoile a une planète qui se comporte très bien comme une comète. Mais selon une récente étude menée par des astronomes de l'Université de Genève (UNIGE), cette planète a également une orbite très particulière.
L'étude, intitulée «Désalignement orbital de l'exoplanète de masse Neptune GJ 436b avec le spin de son étoile froide», a récemment paru dans la revue scientifique La nature. L'étude était dirigée par Vincent Bourrier de l'Observatoire universitaire de Genève et comprenait des membres de l'Université de Grenoble Alpes, de l'Université d'État du Tennessee et du Centre pour l'espace et l'habitabilité de l'Université de Berne.
Le GJ436 a déjà été la source d'un grand intérêt scientifique, en partie grâce à la découverte que sa seule exoplanète confirmée a une enveloppe gazeuse semblable à une comète. Cette exoplanète, connue sous le nom de GJ436b, a été observée pour la première fois en 2004 à l'aide de mesures de vitesse radiale prises par l'observatoire de Keck. En 2007, GJ436b est devenue la première planète de la taille de Neptune connue pour être en orbite très proche de son étoile (alias «Hot Neptune»).
Et en 2015, le GJ436 b a de nouveau fait la une des journaux lorsque les scientifiques ont signalé que son atmosphère s'évaporait, entraînant un nuage géant autour de la planète et un long récit traînant. Ce nuage s'est avéré être le résultat de l'hydrogène dans l'atmosphère de la planète s'évaporant, grâce au rayonnement extrême provenant de son étoile. Ce phénomène jamais vu auparavant signifie essentiellement que le GJ436 b ressemble à une comète.
Un autre fait intéressant sur cette planète est son inclinaison orbitale, que les astronomes ont perplexe au cours des 10 dernières années. Contrairement aux planètes du système solaire - dont les orbites sont largement circulaires - GJ436b suit une trajectoire elliptique très excentrique. Et comme l'équipe de recherche l'a indiqué dans son étude, la planète n'orbite pas non plus le long du plan équatorial de l'étoile, mais passe presque au-dessus de ses pôles.
Comme l'a expliqué Vincent Bourrier - chercheur au Département d'astronomie de la Faculté des sciences de l'UNIGE, membre du projet FOUR ACES du Conseil européen de la recherche et auteur principal de l'étude - dans un communiqué de presse de l'UNIGE:
«Cette planète est soumise à d'énormes forces de marée car elle est incroyablement proche de son étoile, à peine 3% de la distance Terre-Soleil. L'étoile est une naine rouge dont la durée de vie est très longue, les forces de marée qu'elle induit auraient dû depuis circulariser l'orbite de la planète, mais ce n'est pas le cas! »
C'était une découverte particulièrement intéressante pour de nombreuses raisons. D'une part, il s'agit du premier cas où une planète avait une orbite polaire. De l'autre, étudier comment les planètes tournent autour d'une étoile est un excellent moyen d'en savoir plus sur la formation et l'évolution de ce système. Par exemple, si une planète a été perturbée par le passage d'une étoile proche, ou est influencée par la présence d'autres planètes massives, cela sera évident depuis son orbite.
Comme l'explique Christophe Lovis, chercheur à l'UNIGE et co-auteur de l'étude:
«Même si nous avons déjà vu des orbites planétaires mal alignées, nous ne comprenons pas nécessairement leur origine, d'autant plus qu'ici c'est la première fois que nous mesurons l'architecture d'un système planétaire autour d'une naine rouge.»
Hervé Beust, astronome de l'Université des Grenobles Alpes, était responsable des calculs orbitaux du GJ436b. Comme il l’a indiqué, l’explication la plus probable de l’orbite du GJ436b est l’existence d’une planète plus massive et plus éloignée du système. Bien que cette planète ne soit pas connue actuellement, cela pourrait être la première indication que le GJ436 est un système multi-planète.
"Si cela est vrai, nos calculs indiquent que non seulement la planète ne se déplacerait pas le long d'un cercle autour de l'étoile, comme nous le savons depuis 10 ans, mais elle devrait également être sur une orbite très inclinée", a-t-il déclaré. "C'est exactement ce que nous venons de mesurer!"
Une autre conclusion intéressante de cette étude était la prédiction selon laquelle la planète n'a pas toujours orbité aussi près de son étoile. Sur la base de leurs calculs, l'équipe émet l'hypothèse que le GJ436b pourrait avoir migré au fil du temps pour devenir une «planète qui s'évapore» qu'il est aujourd'hui. Ici aussi, l'existence d'un compagnon non encore détecté est considérée comme la cause la plus probable.
Comme pour toutes les études sur les exoplanètes, ces résultats ont également des implications pour notre compréhension du système solaire. Pour l'avenir, l'équipe espère mener d'autres études sur ce système dans l'espoir de déterminer s'il y a un compagnon planétaire insaisissable à trouver. Ces levés bénéficieront probablement du déploiement de missions de prochaine génération, en particulier du télescope spatial James Webb (JWST).
Comme l'a indiqué Bourier, «notre prochain objectif est d'identifier la mystérieuse planète qui a bouleversé ce système planétaire.» Le localiser sera encore une autre façon indirecte par laquelle les astronomes découvriront des exoplanètes - en déterminant la présence d'autres planètes en fonction de l'inclinaison orbitale de celles déjà découvertes. La méthode de l'inclinaison orbitale, peut-être?
