De nouvelles recherches aident à expliquer comment des inclinaisons dramatiques peuvent influencer les orbites des exoplanètes.
(Image: © Sarah Millholland / NASA / JPL-Caltech)
De nombreuses planètes extraterrestres autour d'étoiles comme notre soleil sont potentiellement extraordinairement inclinées, conduisant à des oscillations dramatiques entre des hivers et des étés extrêmes, selon une nouvelle étude.
NASA Vaisseau spatial Kepler a révélé qu'environ 30% des étoiles similaires à notre Soleil abritent des super-Terres. Comme leur nom l'indique, les super-Terre sont un peu plus grandes que la Terre, à environ deux à 10 fois la masse de la Terre.
Les super-Terre trouvées jusqu'à présent se trouvent également généralement relativement près de leurs étoiles, ce qui prend moins de 100 jours pour terminer une orbite, selon un communiqué sur les nouveaux travaux. En comparaison, Mercure prend environ 88 jours pour faire le tour du soleil.
Curieusement, beaucoup de ces super-Terres se trouvent presque - mais pas tout à fait - dans des relations naturellement stables appelées résonances orbitales, qui se produisent lorsque les corps en orbite exercent une influence gravitationnelle régulière les uns sur les autres. Par exemple, la résonance orbitale de Pluton et de Neptune a conduit Pluton à effectuer deux tours autour du soleil dans le temps qu'il faut à Neptune pour orbiter trois fois. En revanche, de nombreuses super-Terres sont en paires qui sont proches, mais pas dans, de telles résonances orbitales.
Maintenant, les chercheurs suggèrent que la réponse potentielle à ce mystère est que ces mondes sont fortement inclinés. "Si cela est vrai, cela implique que leurs saisons sont extrêmes, et que leurs conditions météorologiques et climatiques seront également affectées de manière non triviale", a déclaré à Space.com Sarah Millholland, auteure principale de l'étude, astronome à l'Université de Yale dans le Connecticut.
Des recherches antérieures ont suggéré que lorsque les planètes sont sur le point d'entrer en résonance orbitale, l'attraction gravitationnelle de leurs étoiles sur ces mondes peut entraîner des forces de marée qui peuvent drainer l'énergie de leurs mouvements orbitaux, la convertir en chaleur et empêcher ces mondes de synchroniser leurs orbites . Cependant, les travaux antérieurs ont également révélé que ces forces de marée ne sont pas en elles-mêmes suffisamment fortes pour empêcher la résonance orbitale, ont déclaré les chercheurs.
Les scientifiques ont effectué des simulations informatiques modélisant ce qui se passe lorsque les pôles de ces planètes sont inclinés par rapport à leurs orbites. Ils ont constaté qu'avec des inclinaisons axiales élevées, les forces de marée "sont extrêmement plus efficaces pour drainer l'énergie orbitale en chaleur dans les planètes", Millholland dit dans la déclaration.
Plus l'inclinaison axiale est grande, plus la quantité de lumière solaire que les différentes parties d'une planète reçoivent au cours de l'année varie. L'inclinaison axiale de la Terre d'environ 23,5 degrés entraîne ses saisons; L'inclinaison axiale extrême d'Uranus de 98 degrés laisse le côté hivernal de la planète dans l'obscurité complète pendant 21 ans et le côté été en lumière du jour constante pendant la même durée.
"Jusqu'à présent, l'hypothèse typique était que les exoplanètes rapprochées n'avaient aucune inclinaison axiale", a déclaré Millholland à Space.com. "Notre étude suggère le contraire."
Le phénomène découvert par les scientifiques peut également conduire à des quantités extraordinaires de chauffage dans ces exoplanètes. Un effet similaire se traduit par la lune Io de Jupiter "ayant une activité volcanique extrême; c'est la corps le plus géologiquement actif dans le système solaire ", a déclaré Millholland.
Les chercheurs "ne suggèrent pas que les pôles de spin de toutes les exoplanètes sont fortement inclinés", a noté Millholland. Cependant, si une fraction significative l'est, cela expliquerait pourquoi tant de super-Terres proches ont les orbites que les astronomes ont détectées, a-t-elle déclaré.
Les scientifiques analysent actuellement les façons dont le chauffage lié à une inclinaison axiale élevée peut influencer les structures de ces planètes, a déclaré Millholland. Les exoplanètes à forte inclinaison axiale devraient posséder des signatures thermiques détectables par les futures missions spatiales, telles que les Télescope spatial James Webb, ont ajouté les chercheurs.
Les scientifiques ont détaillé leurs découvertes en ligne le 4 mars dans la revue Nature Astronomy.
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