Crédit d'image: NASA
Une enquête sur les étoiles de notre quartier a révélé que les riches en métaux, tels que le fer et le titane, sont cinq fois plus susceptibles d'avoir des planètes en orbite. Debra Fisher de l'Université de Californie à Berkley, déclare: «Si vous regardez les étoiles riches en métaux, 20% ont des planètes. C'est magnifique. " (contribution de Darren Osborne)
Une comparaison de 754 étoiles proches comme notre soleil - certaines avec des planètes et d'autres sans - montre définitivement que plus il y a de fer et d'autres métaux dans une étoile, plus elle a de chances d'avoir une planète compagnon.
"Les astronomes ont dit que seulement 5% des étoiles ont des planètes, mais ce n'est pas une évaluation très précise", a déclaré Debra Fischer, astronome de recherche à l'Université de Californie à Berkeley. «Nous savons maintenant que les étoiles qui sont abondantes en métaux lourds sont cinq fois plus susceptibles d'héberger des planètes en orbite que les étoiles déficientes en métaux. Si vous regardez les étoiles riches en métaux, 20% ont des planètes. C'est magnifique. "
"Les métaux sont les graines à partir desquelles les planètes se forment", a ajouté son collègue Jeff Valenti, astronome adjoint au Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, dans le Maryland.
Fischer présentera les détails de l'analyse par elle et Valenti à 13h30. Heure normale de l'Est de l'Australie (AEST) le lundi 21 juillet, lors de la réunion de l'Union astronomique internationale à Sydney, en Australie.
Le fer et d'autres éléments plus lourds que l'hélium - que les astronomes regroupent sous le nom de «métaux» - sont créés par des réactions de fusion à l'intérieur des étoiles et semés dans le milieu interstellaire par des explosions spectaculaires de supernova. Ainsi, alors que les métaux étaient extrêmement rares au début de l'histoire de la galaxie de la Voie lactée, au fil du temps, chaque génération d'étoiles successives s'est enrichie en ces éléments, augmentant les chances de former une planète.
"Les étoiles qui se forment aujourd'hui sont beaucoup plus susceptibles d'avoir des planètes que les premières générations d'étoiles", a déclaré Valenti. "C'est un baby-boom planétaire."
Alors que le nombre de planètes extrasolaires a augmenté - environ 100 étoiles sont maintenant connues pour avoir des planètes - les astronomes ont remarqué que les étoiles riches en métaux sont plus susceptibles d'héberger des planètes. Une corrélation entre la «métalicité» d'une étoile - une mesure de l'abondance de fer dans la couche externe d'une étoile qui est révélatrice de l'abondance de nombreux autres éléments, du nickel au silicium - avait été suggérée précédemment par les astronomes Guillermo Gonzalez et Nuno Santos sur la base d'enquêtes sur quelques dizaines d'étoiles porteuses de planète.
La nouvelle enquête sur l'abondance des métaux par Fischer et Valenti est la première à couvrir un échantillon statistiquement grand de 61 étoiles avec des planètes et 693 étoiles sans planètes. Leur analyse fournit les chiffres qui prouvent une corrélation entre l'abondance des métaux et la formation des planètes.
«Les gens ont déjà regardé assez en détail la plupart des étoiles avec des planètes connues, mais ils ont essentiellement ignoré les centaines d'étoiles qui ne semblent pas avoir de planètes. Ces étoiles sous-estimées fournissent le contexte pour comprendre pourquoi les planètes se forment », a déclaré Valenti, qui est un expert dans la détermination de la composition chimique des étoiles.
Les données montrent que les étoiles comme le soleil, dont la teneur en métal est considérée comme typique des étoiles de notre quartier, ont 5 à 10% de chances d'avoir des planètes. Les étoiles avec trois fois plus de métal que le soleil ont 20% de chances d'héberger des planètes, tandis que celles avec 1/3 de la teneur en métal du soleil ont environ 3% de chances d'avoir des planètes. Les 29 étoiles les plus pauvres en métaux de l'échantillon, toutes avec moins de 1/3 de l'abondance de métaux du soleil, n'avaient pas de planètes.
"Ces données suggèrent qu'il existe un seuil de métallicité, et donc toutes les étoiles de notre galaxie n'ont pas la même chance de former des systèmes planétaires", a déclaré Fischer. «Qu'une étoile ait ou non des compagnons planétaires est une condition de sa naissance. Ceux qui ont une allocation initiale plus importante de métaux ont un avantage sur ceux qui n'en ont pas, une tendance que nous pouvons maintenant voir clairement avec ces nouvelles données. "
Les deux astronomes ont déterminé la composition des métaux en analysant 1600 spectres de plus de 1000 étoiles avant de restreindre l'analyse à 754 étoiles qui avaient été observées assez longtemps pour gouverner une planète géante gazeuse à l'intérieur ou à l'extérieur. Certaines de ces étoiles ont été observées pendant 15 ans par Fischer, Geoffrey Marcy, professeur d'astronomie à UC Berkeley, et son collègue Paul Butler, maintenant à la Carnegie Institution de Washington, dans leur recherche systématique de planètes extrasolaires autour des étoiles proches. Les 754 étoiles ont été étudiées pendant plus de deux ans, suffisamment de temps pour déterminer si une planète proche de la taille de Jupiter est présente ou non.
Bien que les surfaces des étoiles contiennent de nombreux métaux, les astronomes se sont concentrés sur cinq: le fer, le nickel, le titane, le silicium et le sodium. Après quatre ans d'analyse, les astronomes ont pu regrouper les étoiles par composition métallique et déterminer la probabilité que les étoiles d'une certaine composition aient des planètes. Avec le fer, par exemple, les étoiles étaient classées par rapport à la teneur en fer du soleil, qui est de 0,0032%.
"Il s'agit de l'enquête la plus impartiale du genre", a souligné M. Fischer. «Il est unique car toutes les abondances de métaux ont été déterminées avec la même technique et nous avons analysé toutes les étoiles de notre projet avec plus de deux ans de données.»
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Fischer a déclaré que les nouvelles données suggèrent pourquoi les étoiles riches en métaux sont susceptibles de développer des systèmes planétaires à mesure qu'ils se forment. Les données sont cohérentes avec l'hypothèse que les éléments plus lourds se collent plus facilement, permettant à la poussière, aux roches et éventuellement aux noyaux planétaires de se former autour des étoiles nouvellement allumées. Étant donné que la jeune étoile et le disque environnant de poussière et de gaz auraient la même composition, la composition métallique observée à partir de l'étoile reflète l'abondance de matières premières, y compris les métaux lourds, disponibles dans le disque pour construire des planètes. Les données indiquent une relation presque linéaire entre la quantité de métaux et la possibilité d'abriter des planètes.
"Ces résultats nous indiquent pourquoi certaines des étoiles de notre galaxie de la Voie lactée ont des planètes alors que d'autres n'en ont pas", a déclaré Marcy. «Les métaux lourds doivent s'agglutiner pour former des roches qui elles-mêmes s'agglutinent dans les noyaux solides des planètes.»
Les recherches de Fischer et Valenti sont soutenues par la National Aeronautics and Space Administration, la National Science Foundation, le Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) au Royaume-Uni, l'Anglo-Australian Observatory, Sun Microsystems, le Keck Observatory et le Observatoires Lick de l'Université de Californie.
Source d'origine: communiqué de presse de Berkeley
