| Au cours de ces six dernières
années, une cinquantaine de planètes géantes ont été découvertes
autour d'étoiles semblables à notre Soleil. Ces planètes ont des
masses comprises entre un dixième et une dizaine de masses de Jupiter.
Leurs caractéristiques orbitales sont très différentes de celles des
planètes de notre système solaire (voir le site
http://exoplanets.org/ ou
http://www.obspm.fr/encycl/encycl.html pour plus de détails).
Certaines de ces planètes extrasolaires sont en effet très proches de
leur étoile parente, leur rayon orbital pouvant être jusqu'à 100 fois
plus petit que celui de Jupiter. De tels objets sont appelés des "Jupiters
chaudes". Beaucoup de ces planètes ont, d'autre part, des
excentricités très importantes. Des planètes n'ont été détectées, à ce
jour, qu'autour de moins de 10% des étoiles observées. Il n'est donc
pas encore possible de savoir quelle est l'importance statistique de
ces systèmes aux propriétés surprenantes. Cependant, et même si des
systèmes tels que notre système solaire représentent la règle plutôt
que l'exception, toute théorie de formation des planètes doit pouvoir
expliquer les objets jusqu'à présent observés.
Il est communément admis que les planètes géantes se forment dans
un disque par accrétion de poussières pour former un coeur, puis par
la capture d'une enveloppe de gaz massive autour de ce coeur.
L'interaction entre la planète en formation et le gaz de la nébuleuse
de laquelle elle est issue conduit alors à la migration de la planète
vers les parties internes du disque et à une diminution d'une
éventuelle excentricité. S'il est donc possible, dans ce contexte,
d'expliquer la présence de planètes sur des orbites serrées, il est,
en revanche, beaucoup plus difficile de rendre compte des larges
excentricités observées dans certains cas.
C'est pourquoi John
Papaloizou, du Queen Mary et Westfield College à Londres, et
Caroline Terquem, de l'IAP, ont
étudié un modèle selon lequel ces planètes se forment par
fragmentation d'une enveloppe protostellaire, conduisant à un système
dans lequel une étoile en formation se retrouve alors au centre d'une
distribution de planètes sur des orbites inclinées. Les simulations
numériques qu'ils ont faites de ces systèmes (voir
figure) montrent que la relaxation dynamique résulte en
l'expulsion de la plupart des planètes, et que, dans certains cas, une
ou deux planètes se retrouvent sur des orbites plus serrées et
excentriques. Un tel modèle peut donc expliquer les observations de
planètes très massives sur des orbites excentriques. Il peut, de plus,
expliquer les observations très récentes (voir par ex. l'image
astronomique du jour, le 31 mars 2000, sur
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap000331.html en anglais)
d'objets dont la masse est comparable à celle des planètes
extrasolaires et qui "flottent" librement dans les nébuleuses où se
forment des étoiles. Ce modèle conduit également, dans certains cas, à
la capture d'une planète par le potentiel de marée de l'étoile qui
circularise alors son orbite, donnant lieu à une Jupiter chaude.
Ce modèle propose donc qu'une partie des "planètes" extrasolaires,
les plus massives sans doute, ne se forment pas dans un disque mais
par fragmentation d'un nuage protostellaire. De par leur mécanisme de
formation, ces objets sont donc plus semblables aux étoiles de très
faible masse (les naines brunes) qu'aux planètes. Ce modèle ne prétend
cependant pas expliquer toutes les planètes extrasolaires. Certains de
ces objets semblent en effet avoir des masses trop faibles (une
fraction de la masse de Jupiter) pour être le produit de la
fragmentation d'un nuage. Ce scénario, d'autre part, ne conduit pas
non plus à un système de planètes en résonance, comme celui détecté
récemment autour de Gliese 876
(http://exoplanets.org/esp/gj876/gj876.html).
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