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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 premiÃ¨re est que, contrairement aux naines, les Ã©toiles gÃ©antes et les Ã©toiles ’massives’ du voisinage solaire autour desquelles on a dÃ©couvert des exoplanÃ¨tes ne sont pas particuliÃ¨rement riches en mÃ©taux. (b) La seconde observation montre qu’Ã [Fe/H]

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RÃ©fÃ©rence 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

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Accueil > A new interpretation of the giant planet-metallicity correlation

A new interpretation of the giant planet-metallicity correlation

1er juin 2009

Since the discovery, at the Observatoire de Haute-Provence, of a planet orbiting 51 Peg in 1995, almost 300 planetary systems have been discovered. The only characteristic that distinguishes the host stars is their metallicity (the abundance of elements heavier than helium in the star atmosphere). These stars, which are mainly dwarfs (stars in the main sequence phase), are, in the mean, more metal-rich than most field objects. Up to now, this peculiarity has been interpreted as due to the enhanced rate of giant planets, or "Jupiters", formation in metal-rich circumstellar disks. A new interpretation suggests that the rate of detection of Jupiters around stars could depends on the density of H2 in the galactic disk, decreasing from the inner disk outwards. The observed correlation would then result from the presence in the solar neighbourhood of stars originating from the inner galactic disk.

Two recent observational facts have mitigated the evidence of the correlation between metallicity and the probability of detection of exo-planets : (a) the first is that, contrary to dwarfs, giant and ’massive’ stars which were found to have an orbiting exoplanet do not show an overabundance of heavy elements. (b) the second is that at [Fe/H]

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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 4 mars 2013