Le système rythmique de six exoplanètes TOI-178 défie les théories de formation planétaire

Ce système offre des indices précieux sur la formation et l'évolution des planètes, y compris dans notre Système solaire.

Illustration : Vue depuis la planète la plus éloignée de l'étoile dans le système TOI-178. (ESO/L. Calçada/spaceengine.org)

Grâce à une combinaison de télescopes, dont le Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral (ESO), les astronomes ont découvert un système de six exoplanètes orbitant autour de l'étoile TOI-178. Cinq d'entre elles suivent un rythme orbital inhabituel. Les chercheurs estiment que ce système apporte des éclairages cruciaux sur la formation et l'évolution des planètes.

Lors de la première observation de TOI-178, située à environ 200 années-lumière dans la constellation du Sculpteur, l'équipe pensait avoir détecté deux planètes en orbite synchrone. Des analyses plus approfondies ont révélé une configuration bien plus complexe.

Une danse rythmique en résonance

Les observations ont confirmé la présence de six planètes, dont les cinq extérieures sont liées par une chaîne de résonances orbitales – l'une des plus longues connues. Cela signifie que leurs orbites suivent des rapports précis : certaines planètes s'alignent périodiquement. Un phénomène similaire existe avec les lunes de Jupiter : Io, Europe et Ganymède, en résonance 4:2:1 (quatre orbites d'Io pour une de Ganymède, deux d'Europe).

Dans TOI-178, la chaîne des cinq planètes suit le rapport 18:9:6:4:3. Ainsi, quand la deuxième planète (première de la chaîne) achève 18 orbites, la troisième en accomplit 9, et ainsi de suite. Initialement, cinq planètes avaient été détectées ; la sixième a été prédite et confirmée grâce à ce modèle résonant.

Diversité des densités

Cette configuration résonante stable témoigne d'une histoire dynamique paisible : toute perturbation majeure (comme un impact) l'aurait désorganisée.

Si les orbites sont harmonieuses, les densités des planètes varient fortement : une planète tellurique succède à une 'super-puffy' à faible densité (moitié de Neptune), puis une néptuneuse. Contrairement à notre Système solaire, où les planètes denses sont internes et les gazeuses externes, cette hétérogénéité défie les modèles actuels de formation.