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Dans notre Système solaire, les planètes les plus proches de l'étoile sont Mercure, Vénus, la Terre et Mars, des mondes rocheux. Les géantes de gaz et de glace – Jupiter, Saturne ou Neptune – possèdent de plus larges orbites autour du Soleil. Et cet arrangement est une exception selon l'équipe de recherche.
Les scientifiques ont découvert quatre organisations différentes: "Cette classification permettra aux astronomes d'étudier ces systèmes dans leur ensemble et de les comparer à d'autres", indiquent les Universités de Genève et de Berne dans un communiqué commun. Cessont publiées dans la revue Astronomy and Astrophysics.
"Sur la base d'observations réalisées il y a plus d'une décennie avec le télescope spatial, alors à la pointe de la technologie, les astronomes avaient remarqué que les planètes dans d'autres systèmes ressemblent généralement à leurs voisines respectives en termes de masse et de taille, comme des petits pois dans une cosse", explique l'auteur principal de l'étude, Lokesh Mishra, chercheur aux UNIGE et UNIBE.
Mais le doute a persisté pendant longtemps: ce résultat était-il réel ou s'agissait-il d'une illusion due aux limites des méthodes d'observation? Les scientifiques suisses ont ainsi développé une nomenclature permettant d'identifier les différences et les similarités entre les planètes d'un même système.
>> Architecture des systèmes planétaires:
Il existe quatre classes d'architecture de systèmes planétaires: si les petites planètes sont proches de l'étoile et les planètes massives plus éloignées, ces systèmes ont une architecture "ordonnée". À l'inverse, si la masse des planètes d'un système tend à diminuer avec la distance à l'étoile, ces systèmes sont "anti-ordonnés". Si toutes les planètes ont des masses similaires, l'architecture de ce système est "similaire". Les systèmes "mélangés" sont ceux dans lesquels les masses planétaires présentent de grandes variations. Les recherches suggèrent que les systèmes planétaires qui ont la même classe d'architecture ont des voies de formation communes. [Tobias Stierli - NCCR PlanetS]
Les systèmes similaires prédominent
Il a été constaté qu'il existe quatre types d'architecture pour les systèmes planétaires: les classes "similaire", "ordonnée", "anti-ordonnée" et "mélangé". Cette nomenclature permet d'étudier les systèmes planétaires comme une seule entité et de les comparer à d'autres systèmes, relèvent les quatre chercheurs auteurs des deux études. Selon eux, ce classement pourra aussi être utile pour des mesures telles que celles du rayon, de la densité ou de la fraction de l'eau des planètes.
Les résultats montrent que l'architecture de système planétaire "similaire" est la plus courante: "Environ huit systèmes sur dix autour des étoiles visibles dans le ciel nocturne ont une telle architecture", souligne Lokesh Mishra. "Cela explique également pourquoi des indices de cette architecture ont été trouvés dès les premiers mois de la mission Kepler", ajoute-t-il.
L'ordre rare du Système solaire
Ce qui a surpris l'équipe de recherche, c'est que l'architecture "ordonnée", qui correspond à notre Système solaire, semble être la plus rare. Il semblerait que la masse du disque de gaz et de poussière duquel naissent les planètes, ainsi que l'abondance d'éléments lourds dans les étoiles-hôtes respectives jouent un rôle clef dans leur disposition (lire encadré).
Avec ces catégories, la recherche d'un monde similaire au nôtre pourrait être simplifiée: "Maintenant, on a le moyen d'observer des planètes qui sont jumelles de la Terre, notamment avec le télescope spatial CHEOPS ou l'instrument ESPRESSO qui se trouve sur le VLT, le Very Large Telescope, au Chili", remarque Yann Alibert, coauteur de l'étude, professeur de sciences planétaires à l'UNIBE. "On sait où regarder, mais le problème, c'est que ce genre d'observation, demande énormément de temps d'observation et donc c'est très coûteux en terme de ressources".
L'idée serait de déterminer rapidement la classe d'un système planétaire:
"Si on sait dans quel type de système il est plus probable d'avoir une planète similaire à la Terre, alors on observe peut-être seulement cinquante systèmes. Ensuite, on déterminerait leur classe et on pourrait dire que ce sont dans ces trois ou quatre systèmes qu'on a peut-être le plus de chance d'avoir des Terres. Et là, on les observe en détail. Ça nous permettrait d'avoir une stratégie, plutôt que de chercher à l'aveugle une deuxième Terre, pour optimiser nos chances de la trouver", dit-il au micro de RTSinfo.
>> Des explications complémentaires de Yann Alibert sur cette découverte:
Des milliards d'années d'évolution
"L'un des aspects remarquables de ces résultats est qu'ils lient les conditions initiales de la formation stellaire et planétaire à une propriété observable de nos jours: l'architecture du système planétaire. Des milliards d'années d'évolution se tiennent entre les deux", souligne Yann Alibert.
"Pour la première fois, nous avons réussi à établir un lien malgré un intervalle de temps aussi grand, afin de réaliser des prédictions vérifiables. Il sera passionnant de voir si ces prédictions tiendront dans le temps", conclut-il.
Stéphanie Jaquet et l'ats
L'importance des disques primordiaux
D’après Lokesh Mishra, les systèmes ‘‘similaires’’ émergent "des disques relativement petits et peu massifs. Au contraire, les disques massifs et contenant de nombreux éléments lourds donnent naissance majoritairement à des systèmes 'ordonnés' et 'anti-ordonnés'", explique-t-il dans le communiqué.
Quand aux systèmes dits ‘‘mélangés’’, il sont le fruit des disques de taille intermédiaire. "Cela dit, les interactions dynamiques entre les planètes, telles que des collisions ou des éjections, influencent également l’architecture finale", précise-t-il.