Nous vivons vraiment à une époque incroyable pour la recherche sur les exoplanètes. Plus récemment encore, des images directes ont commencé à germer, ainsi que les premiers spectres des atmosphères de telles planètes. Tant de données deviennent disponibles, les astronomes ont même commencé à faire des déductions sur la façon dont ces planètes solaires supplémentaires auraient pu se former.
En général, il existe deux méthodes par lesquelles les planètes peuvent se former. La première est via la coaccrétion dans laquelle l'étoile et la planète se formeraient par effondrement gravitationnel indépendamment l'une de l'autre, mais à une distance suffisamment proche pour que leur gravité mutuelle les lie ensemble en orbite. La seconde, la méthode par laquelle notre système solaire s'est formé, est la méthode du disque. En cela, le matériau d'un disque mince autour d'une proto-étoile s'effondre pour former une planète. Chacun de ces processus a un ensemble différent de paramètres qui peuvent laisser des traces qui pourraient permettre aux astronomes de découvrir quelle méthode est dominante. Un nouvel article de Helmut Abt de l'Observatoire national de Kitt Peak, examine ces caractéristiques et détermine que, à partir de notre échantillonnage actuel d'exoplanètes, notre système solaire peut être une bizarrerie.
Le premier paramètre qui distingue les deux méthodes de formation est celui de l'excentricité. Pour établir une base de comparaison, Abt a d'abord tracé la distribution des excentricités pour 188 étoiles binaires de séquence principale et l'a comparée au même type de tracé pour le seul système connu à s'être formé via la méthode du disque (notre système solaire). Cela a révélé que, alors que la majorité des étoiles ont des orbites à faible excentricité, ce pourcentage diminue lentement à mesure que l'excentricité augmente. Dans notre système solaire, dans lequel une seule planète (Mercure) a une excentricité supérieure à 0,2, la distribution diminue beaucoup plus fortement. Quand Abt a construit la distribution des 379 planètes avec une excentricité connue, elle était presque identique à celle des étoiles binaires.
Un tracé similaire a été créé pour le demi-grand axe des étoiles binaires et notre système solaire. Encore une fois, lorsque cela a été tracé pour les planètes extra-solaires connues, la distribution était similaire à celle des systèmes d'étoiles binaires.
Abt a également inspecté la configuration des systèmes. Les systèmes stellaires contenant trois étoiles contenaient généralement une paire d'étoiles sur une orbite binaire étroite et une troisième sur une orbite beaucoup plus grande. En comparant les rapports de ces orbites, Abt a quantifié l'espacement orbital. Cependant, au lieu de simplement comparer avec le système solaire, il a considéré la situation analogue de formation d'étoiles autour de la masse centrale de la galaxie et a construit une distribution similaire de cette manière. Dans ce cas, les résultats étaient ambigus; Les deux modes de formation ont produit des résultats similaires.
Enfin, Abt a considéré la quantité d'éléments lourds dans le corps plus massif. Il est bien connu que la plupart des planètes extra-solaires se trouvent autour d'étoiles riches en métaux. Bien qu'il n'y ait aucune raison pour que les planètes se forment dans un disque ne pouvait pas être formé autour d'étoiles de masse élevée, ayant un nuage riche en métaux à partir duquel former des étoiles et des planètes est une exigence pour le modèle de coaccrétion car il a tendance à accélérer le processus d'effondrement, permettant aux planètes géantes de se former complètement avant que le nuage ne soit dissipé lorsque l'étoile est devenue active. Ainsi, le fait que la grande majorité des planètes extra-solaires existent autour d'étoiles riches en métaux favorise l'hypothèse de coaccrétion.
Pris ensemble, cela fournit quatre tests pour les modèles de formation. Dans tous les cas, les observations actuelles suggèrent que la majorité des planètes découvertes jusqu'à présent se sont formées à partir de la coaccrétion et non dans un disque. Cependant, Abt note que cela est probablement dû aux biais statistiques imposés par les limites de sensibilité des instruments actuels. Comme il le fait remarquer, les astronomes «n'ont pas encore la sensibilité à la vitesse radiale pour détecter des systèmes de disques comme le système solaire, à l'exception des grandes planètes simples, comme Jupiter à 5 UA». En tant que tel, ce point de vue changera probablement à mesure que de nouvelles générations d'instruments deviendront disponibles. En effet, à mesure que les instruments s'améliorent au point que la cartographie tridimensionnelle devient disponible et que les inclinaisons orbitales peuvent être directement observées, les astronomes pourront ajouter un autre test pour déterminer les modes de formation.
EDIT: Après une certaine confusion et discussion dans les commentaires, je voulais ajouter une autre note. Gardez à l'esprit que ce n'est que le moyenne de tous les systèmes actuellement connu qui ressemble à des systèmes coaccrétés. Bien qu'il y ait sans aucun doute certains qui se sont formés à partir de disques, leur rareté dans les données actuelles ne les distingue pas. Certes, nous connaissons au moins moins un système qui correspond à un test solide pour la méthode du disque. Cette récente découverte de Kepler, dans laquelle trois planètes ont été observées transitant par leur étoile hôte, démontre que toutes ces planètes doit se trouvent dans un disque qui n'est pas conforme aux attentes de condensation indépendante. À mesure que de nouveaux systèmes comme celui-ci sont découverts, nous nous attendons à ce que les distributions des tests décrits ci-dessus deviennent bimodales, avec des composants qui correspondent à chaque hypothèse de formation.
