Une nouvelle explication de la corrélation entre planètes géantes et métallicité des étoiles
1er juin 2009
Depuis la découverte à l’Observatoire de Haute Provence d’une planète en orbite autour de l’étoile 51 Peg en 1995, près de 300 systèmes planétaires ont été découverts. La seule caractéristique qui semble singulariser les étoiles hôtes de ces systèmes est leur métallicité (l’abondance d’éléments plus lourds que l’hélium dans l’atmosphère de l’étoile). Ces étoiles (majoritairement des ’naines’, c’est à dire des étoiles dans la phase de séquence principale) sont, en moyenne bien plus ’métalliques’ que la plupart des étoiles de champ. Jusqu’à présent, cette particularité a été expliquée en supposant que la formation de planètes géantes, ou "Jupiters", devait être favorisée dans les disques circumstellaires plus riches en métaux. Une nouvelle interprétation suggère que le pourcentage d’étoiles présentant des exoplanètes géantes, ou "taux de Jupiters", pourrait dépendre de la densité de gaz H2 dans le disque galactique, décroissante depuis l’intérieur du disque vers sa périphérie. La corrélation observée résulterait alors de la présence au voisinage solaire d’étoiles en provenance des régions internes du disque galactique.
Deux observations récentes sont venues compliquer la corrélation entre metallicité et taux de détection d’exoplanètes. (a) La première est que, contrairement aux naines, les étoiles géantes et les étoiles ’massives’ du voisinage solaire autour desquelles on a découvert des exoplanètes ne sont pas particulièrement riches en métaux. (b) La seconde observation montre qu’à [Fe/H]
<-0.2>
Référence On the correlation between metallicity and the presence of giant planets Haywood M. ApJ Letter, 698, L1 Contact Misha Haywood (Observatoire de Paris, GEPI, et CNRS)
Tout ceci suggère fortement que, plutôt que de la métallicité, c’est de la distance au centre galactique que dépend le taux de Jupiters. La question est alors de savoir quelle propriété pourrait être responsable de cette dépendance ? Un candidat interessant est la densité de gaz H2. L’hydrogène moléculaire est en effet le constituant principal des disques circumstellaires et des Jupiters. 70% du H2 galactique se trouve à l’intérieur du rayon galactique solaire. Sa densité augmente dans le disque interne, jusqu’à atteindre un maximum à environ 3-5 kpc du Soleil, formant ce qui est appelé l’anneau moléculaire. Sa densité y est 4 à 5 fois celle estimée à la position du Soleil, en proportion du taux d’exoplanètes local (4%) et celui mesuré sur les étoiles riches en métaux (25%).
- Figure 1 : La correlation planète-metallicité observée (en rouge) peut être facilement produite par un modèle (en noir) où le taux d’exoplanètes dépend de la distance au centre galactique, les étoiles riches en métaux provenant du disque interne ayant un taux élevé (environ 25%) de planètes géantes. Aucune dépendence particulière entre planètes géantes et métallicité n’est alors requise. La densité de gaz H2 dans le disque galactique pourrait être la raison de la dépendance du taux planétaire avec la distance au centre galactique.
On the correlation between metallicity and the presence of giant planets Haywood M. ApJ Letter, 698, L1 Contact Misha Haywood (Observatoire de Paris, GEPI, et CNRS)
Dernière modification le 22 février 2013