Résultat scientifique

Dans les derniers instants de sa formation, une planète géante telle que Jupiter est assez massive pour nettoyer son orbite et creuser un sillon dans le gaz de la nébuleuse protosolaire. Dans ce contexte, il est difficile d’expliquer la formation de lunes massives comme les satellites Galiléens car le disque entourant Jupiter se trouve privé des principales sources d’approvisionnement en matériaux solides qui sont nécessaires à la construction des lunes.

Dans une étude à paraître dans The Astronomical Journal, une équipe franco-américaine menée par des chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM-CNRS, CNES, Aix-Marseille Université) montre que la formation de Saturne a joué un rôle crucial dans l’apport de corps solides dans le disque entourant Jupiter, permettant ainsi la formation des satellites Galiléens. A partir de simulations numériques, ces chercheurs ont montré que Saturne disperse les planétésimaux ¹ qui l’entourent, et que certains d’entre eux sont finalement capturés dans le disque entourant Jupiter. Les simulations révèlent également que des planétésimaux sont envoyés vers le système solaire interne, dans la région deformation des planètes telluriques et la ceinture d’astéroïdes. Ces objets ont donc pu jouer un rôle dans l’apport d’eau sur Terre et expliqueraient la présence de certains astéroïdes riches en eau dans la ceinture principale sans pour autant invoquer une migration importante de Jupiter.

Si le scénario proposé s’avère correct, les satellites Galiléens pourraient posséder des signatures isotopiques semblables à celles de certaines météorites primitives collectées sur Terre et qui pourraient être mesurées par de futures missions d’exploration du système jovien telles que la mission JUICE de l’ESA ou Europa-Clipper de la NASA. Une autre implication importante de ce scénario est que la présence de satellites massifs autour d’une planète serait liée à l’existence d’autres planètes dans le système, une donnée importante à prendre en compte dans la recherche d’analogues aux Galiléens dans les systèmes extrasolaires.

La structure interne de Mercure reste un mystère pour les astronomes. En effet, contrairement à Vénus, la Terre et Mars, Mercure est composée pour 70% de son noyau et 30% de son manteau. Des proportions quasiment inverses à celle des autres planètes telluriques du système solaire. Jusqu’à ce jour aucune autre planète connue ne présentait des caractéristiques similaires.

En utilisant les données de la mission K2 du télescope spatial Kepler de la NASA – qui permet de mesurer le rayon des planètes – et du spectrographe HARPS de l’Observatoire de La Silla de l’ESO – qui permet de mesurer leur masse- une équipe d’astronomes vient de mettre à jour une planète dont la structure interne semble bien être très proche de celle de Mercure.

Cette planète appelée K2 229 b, aussi surnommée « Freddy » par l’équipe, orbite autour de son étoile en 14 heures et a une masse d’environ 2,6 masses terrestres. « A partir de sa masse et son rayon, grâce au modèle de structure interne développé au LAM, nous sommes aujourd’hui en mesure de déterminer sa composition » explique Alexandre Santerne, premier auteur de l’article scientifique, chercheur au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS, Aix-Marseille Université).

« Selon nos calculs « Freddy » est une planète extrêmement dense. C’est une planète bien plus grosse que Mercure dont la structure interne présente des similitudes avec un noyau très volumineux et un fin manteau » précise Bastien Burgger, un des auteurs de l’article, doctorant au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS, Aix-Marseille Université « Fait étrange, d’après la composition chimique de son étoile, très semblable au Soleil, on s’attendait à ce que sa composition soit comme celle de la Terre. »

En étudiant cette planète et son environnement, les astronomes vont essayer de comprendre le scénario qui a conduit à sa formation et donc peut être aussi de mieux comprendre comment Mercure a pu se former.

A la veille du lancement de la mission spatiale de l’ESA Bepi Colombo, dont l’objectif sera d’étudier Mercure en détail, cette découverte vient encore renforcer la conviction des scientifiques que l’étude des systèmes exoplanètaires peut considérablement les aider à comprendre comment notre système solaire s’est formé. Ils pourront ainsi probablement prochainement croiser les données fournies par Bepi Colombo avec ce qu’ils connaitront de Freddy.

Ces images ont été prises par l’instrument SPHERE installé au Very Large Telescope (VLT) de l’observatoire de Paranal de l’ESO au Chili. Ces images étonnamment détaillées révèlent quatre astéroïdes de la ceinture principale d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter, une région qui sépare les planètes rocheuses du système solaire interne des planètes gazeuses et glacées du système solaire externe.

Les astéroïdes présentés ici sont respectivement (dans le sens des aiguilles d’une montre en partant du haut à gauche) (29) Amphitrite, (324) Bamberga, (2) Pallas et (89) Julie. Nommé d’après la déesse grecque Pallas Athena, (2) Pallas possède un diamètre d’environ 510 kilomètres et il représente environ 7% de la masse de la ceinture principale – si pesant qu’il était classifié auparavant comme une planète.

Avec un diamètre environ trois fois plus petit que celui de Pallas, (89) Julie est appelé ainsi en honneur de sainte Julie. Sa composition rocheuse a conduit à sa classification comme un astéroïde de type S. (29) Amphitrite, découvert en 1854, est également un astéroïde de type S. (324) Bamberga, bien qu’étant un des plus gros astéroïdes de type C de la ceinture principale avec un diamètre d’environ 220 kilomètres, ne fut découvert que tardivement en 1892 par Johann Palisa. Aujourd’hui, on pense que les astéroïdes de type C ne se seraient pas formés in situ mais plus vraisemblablement dans le système solaire externe au delà de Jupiter. Ces derniers auraient atterri dans la ceinture principale à la suite de la migration des planètes géantes. Il en découle que ces objets pourraient être riche en glace.

Bien que la ceinture d’astéroïdes est souvent représentée dans la science-fiction comme un endroit de violentes collions, pleine de grandes roches trop dangereuses même pour le meilleur pilote de vaisseau spatial, c’est en fait un endroit peu dense. Au total la ceinture d’astéroïdes ne contient que 4% de la masse de la Lune, dont environ la moitié est contenue dans ses quatre résidents principaux : Cérès, (4) Vesta, (2) Pallas et (10) Hygie.

Ces images collectées ne sont que le début d’une aventure qui va durer deux ans. En effet, les quarante plus gros astéroïdes de la ceinture principale vont être imagés avec SPHERE grâce à un large programme ESO piloté par Pierre Vernazza du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS, Aix-Marseille Université). Ces données permettront de contraindre la densité de ces objets (et ainsi leur structure interne) ainsi que la morphologie de leur surface. Elles permettront à terme de mieux comprendre l’origine de la diversité de la ceinture d’astéroïdes.