La Terre et
les autres planètes du Système solaire tournent autour du
Soleil sur des orbites situées toutes à peu près dans un même plan. Ce
plan des orbites est le même que le plan équatorial du Soleil,
déterminé par la rotation du Soleil. En d'autres termes, l'axe de
rotation du Soleil est très voisin des axes de révolutions des planètes
qui lui tournent autour ; tous ces axes sont alignés à quelques degrés
près. Le Système solaire est ainsi essentiellement plan. On pense qu'il
a gardé la forme plate du disque de gaz et de poussières dans lequel il
s'est formé il y a près de cinq milliards d'années.
On connaît aujourd'hui environ
300 planètes
autour d'étoiles autres que
le Soleil. Une
cinquantaine
de ces planètes extra-solaires a par chance une orbite
alignée avec la Terre, de telle sorte que la planète peut passer juste
devant son étoile, provoquant à chaque orbite une mini-éclipse visible
depuis la Terre, que l'on appelle un transit. Ces planètes à transit
permettent de réaliser de
nombreuses études, et notamment de mesurer
l'obliquité des orbites, c'est-à-dire l'angle entre l'axe de rotation
de l'étoile et l'axe de révolution de la planète autour de l'étoile.
Cette mesure se fait grâce à
l'effet Rossiter-McLaughlin, du nom des
deux astronomes qui l'ont prédit dans les années 20.
L'obliquité des orbites d'une dizaine de planètes extra-solaires a
ainsi pu être mesurée ces dernières années. Pour chacune d'entre elles,
l'orbite de la planète est coplanaire avec l'équateur de l'étoile. Cela
confirme que, comme le Système solaire, les autres systèmes planétaires
se sont vraisemblablement formés dans des disques proto-planétaires
plats.
Cependant, un premier cas d'orbite planétaire potentiellement très
oblique vient d'être révélé par une équipe d'astronomes européens. Il
s'agit de la planète extra-solaire à transit
XO-3b,
découverte en 2007.
Située à 850 années-lumières dans la constellation de la Girafe, XO-3b est une planète 12 fois plus massive
que Jupiter, la plus grosse planète du Système solaire. Très proche de
son étoile, elle en fait le tour en à un peu plus de trois jours, et
provoque une mini-éclipse de son étoile à chaque orbite.
C'est l'un de ces transits qui a pu être observé au début de
cette année avec l'instrument
SOPHIE, installé sur le
télescope de 193
cm de l'
Observatoire de Haute-Provence. Cette
observation a montré la signature typique d'une orbite quasiment polaire.
SOPHIE est le spectrographe qui remplace depuis deux ans ELODIE, le
célèbre instrument qui avait permis en 1995 la découverte de la
première planète extra-solaire par des astronomes de l'Observatoire de
Genève. SOPHIE permet de mesurer précisemment les vitesses
radiales des étoiles. Il est notamment utilisé par une équipe
regroupant des chercheurs de l'
Institut d'Astrophysique de Paris
(CNRS, Université Pierre & Marie Curie)
et des observatoires de
Marseille-Provence, de
Genève
et de
Grenoble, qui mènent à l'Observatoire de Haute-Provence un
programme de recherche et de caractérisation de planètes extra-solaires
autour de différents type d'étoiles.
C'est cette équipe qui a mesuré l'obliquité de l'orbite de la planète
XO-3b. Ce résultat est publié ce mois-ci dans
la revue
Astronomy & Astrophysics.
Il doit
être confirmé, la fin de l'observation ayant été faite dans des
conditions peu favorables, alors que l'astre observé était bas sur
l'horizon. De nouveaux transits de cette planètes vont ainsi être
observés par cette équipe avec SOPHIE, et vraisemblablement par
d'autres équipes avec d'autres instruments à travers le monde. Si la
grande l'obliquité de l'orbite de XO-3b était confirmée, il s'agirait
du premier cas d'orbite planétaire non-alignée sur l'équateur
stellaire. Cette configuration surprenante pourrait être la signature
d'un événement particulier dans la vie de cette planète
depuis sa création
dans un disque proto-planétaire. Elle pourrait par exemple avoir
subi l'interaction gravitationnelle d'un autre astre (étoile ou
planète), qui l'aurait fait sortir du plan du système.
De nombreux théoriciens tentent de simuler de tels événements.
Cette observation permet de contraindre
ces modèles, et ainsi de mieux comprendre ce type de phénomènes.
Note :
Ce résultat, annoncé mi-2008 (arXiv:0806.0719),
a été confirmé début 2009 par une équipe américaine
(arXiv:0902.3461).
