Une équipe d'astronomes de l'UNIGE a découvert, au moyen de l'instrument HARPS, un système planétaire comprenant au moins cinq planètes orbitant autour de l'étoile HD 10180, qui ressemble à notre Soleil. Les chercheurs ont aussi établi la preuve de l'existence de deux planètes supplémentaires, dont l'une aurait la masse la plus petite jamais détectée. Cela rend ce système similaire à notre propre système en ce qui concerne le nombre de planètes (sept, à comparer aux huit planètes du système solaire). En outre, les astronomes ont mis en évidence le fait que les distances entre les planètes et leur étoile suivent un arrangement régulier, qui est aussi observé dans notre système solaire.

Nous avons trouvé ce qui est probablement le système planétaire le plus fourni connu à ce jour", commente Christophe Lovis, premier auteur de l'article décrivant les résultats et chercheur à l'Université de Genève (UNIGE). "Cette découverte marque aussi un tournant dans le domaine des exoplanètes: la possibilité d'étudier des systèmes complexes et plus seulement des planètes individuelles. L'analyse des mouvements des planètes dans ce système révèle des interactions gravitationnelles complexes entre les différents corps et nous donne des informations sur l'évolution à long terme du système.»

HARPS, fabuleux appareil

L'équipe internationale d'astronomes a utilisé le spectromètre HARPS, monté sur le télescope de 3.6m de l'ESO à La Silla (Chili), pour suivre, six années Durant, l'étoile HD 10180, située à 127 années-lumière dans la constellation australe de l'Hydre. HARPS est un instrument à la précision inégalée, ce qui en fait le meilleur chasseur de planètes au monde.

Grâce aux 190 mesures obtenues avec HARPS, les astronomes ont pu détecter les infimes mouvements de va-et-vient de l'étoile causés par l'attraction gravitationnelle d'au moins 5 objets. Les cinq signaux les plus forts correspondent à des planètes ayant environ la masse de Neptune - entre 13 et 25 fois la masse de la Terre - qui orbitent autour de l'étoile en 6 à 600 jours. Ces planètes se trouvent à des distances de 0.06 à 1.4 fois la distance Terre-Soleil.

Deux autres exoplanètes identifiées

"Nous avons aussi de solides raisons de croire que deux autres planètes sont présentes dans le système", ajoute Christophe Lovis. L'une ressemble à Saturne, avec une masse minimale de 65 fois la Terre, et orbite en 2200 jours. L'autre serait l'exoplanète la moins massive jamais découverte, avec une masse minimale de seulement 1.4 fois la Terre. Elle se trouve extrêmement proche de son étoile, à seulement 2% de la distance Terre-Soleil. Une "année" sur cette planète ne dure que 1.18 jour terrestre. "Cet objet imprime à son étoile un mouvement de seulement 3 km/h - plus lent qu'une personne qui marche - et ce mouvement est très difficile à mesurer", explique Damien Ségransan, membre de l'équipe. Si elle est confirmée, cette planète représenterait un exemple supplémentaire de planète rocheuse et bouillante, comme CoRoT-7b, découverte l'année dernière.

Hypothèses et confirmations

Le nouveau système planétaire autour de HD 10180 est unique pour plusieurs raisons. Tout d'abord, avec au moins 5 planètes ressemblant à Neptune à des distances inférieures à l'orbite de Mars, ce système est plus peuplé que le système solaire dans ses régions intérieures, et ses planètes y sont bien plus massives. De plus, le système ne contient probablement pas de planètes géantes comme Jupiter. Toutes ses planètes circulent sur des orbites quasiment circulaires.

Jusqu'à présent, les astronomes connaissent quinze systèmes comprenant au moins trois planètes. Le dernier détenteur du record était l'étoile 55 Cancri, qui a cinq planètes dont deux géantes gazeuses. "Les systèmes de petites planètes comme HD 10180 semblent être assez fréquents, mais leur formation et leur histoire restent un mystère", commente Christophe Lovis. En utilisant la nouvelle découverte ainsi que les données d'autres systèmes connus, les astronomes ont trouvé un équivalent de la loi de Titius-Bode qui existe dans notre système solaire: les distances des planètes à leur étoile semblent suivre un arrangement régulier. "Ce pourrait être une signature du processus de formation de ces systèmes planétaires", explique le professeur Michel Mayor, membre de l'équipe.

Lien entre masse planétaire et propriétés stellaires

Un autre résultat important obtenu par les chercheurs en étudiant ces systèmes est qu'il existe une corrélation entre la masse d'un système et la masse et le contenu en éléments chimiques de son étoile hôte. Tous les systèmes très massifs se trouvent autour d'étoiles relativement massives et riches en éléments lourds, alors que les quatre systèmes les plus légers orbitent autour d'étoiles de masse plus faible et pauvres en éléments lourds. Ces propriétés confirment les modèles théoriques actuels.