Vue d'artiste de six planètes en orbite autour de l'étoile semblable au Soleil Kepler-11. (NASA/Tim Pyle) Au début de notre système solaire, un gigantesque disque protoplanétaire de poussière, de roche et de gaz tourbillonnait autour du Soleil nouvellement formé. Une partie de ce matériau s'est finalement liée par gravité pour former les versions adolescentes des planètes que nous connaissons aujourd'hui - y compris notre maison, la Terre.
De nouvelles recherches publiées dans la revue La science a permis de confirmer si des planètes rocheuses, semblables à la Terre et à nos voisins Vénus et Mars , contrairement aux grandes planètes gazeuses comme Neptune et Jupiter , possèdent un pourcentage similaire d'éléments lourds par rapport à leurs étoiles d'origine.
Une équipe de chercheurs a recueilli des données à partir d'une collection de 32 exoplanètes de faible masse en orbite autour de 27 étoiles de taille et de type spectral similaires au Soleil.
Les astronomes peuvent évaluer la composition chimique des étoiles en en cours d'analyse lumière qui traverse leurs atmosphères stellaires. Grâce à une étude spectroscopique, des lacunes apparaissent dans la bande de fréquence de la lumière qui indiquent quels éléments sont présents dans l'étoile.
'Les abondances d'éléments dans les atmosphères des étoiles de la séquence principale reflètent leur composition globale (à l'exception des éléments les plus légers) à quelques pour cent près, ce que les mesures de météorites ont montré comme étant valable pour le Soleil', expliquent les auteurs de l'étude .
Grâce à ce processus, les chercheurs ont pu obtenir une image précise des ratios d'éléments lourds dans les étoiles hôtes exoplanètes qu'ils ont ciblées.
«Nous avons analysé les spectres de 21 étoiles hôtes des planètes sélectionnées (HD 80653 n'a pas de spectre disponible) et mesuré leurs compositions chimiques atmosphériques. Nous avons déterminé les abondances de magnésium (Mg), de silicone (Si) et de fer (Fe) dans les étoiles hôtes, qui sont les principaux éléments formant la roche,' ils écrivent .
Les astrophysiciens ont théorisé que l'abondance d'éléments plus lourds - comme le fer et le magnésium - dans un disque protoplanétaire se reflète probablement dans l'étoile ancrant le système solaire, car pendant la phase de formation, les mêmes matériaux auraient été présents.
Cela signifie que les planètes rocheuses et leurs étoiles sont susceptibles de partager des ratios d'éléments lourds dans leur masse globale. Mais à quel point ces ratios sont étroitement liés n'est pas tout à fait clair.
«La théorie prédit que les rapports d'abondance Fe/Si et Mg/Si dans les étoiles et les planètes restent très similaires au cours du processus de formation des planètes. Les abondances atmosphériques d'éléments réfractaires (tels que Mg, Si et Fe) des étoiles de type solaire sont donc considérées comme un indicateur de la composition du disque protoplanétaire initial,' Remarque les auteurs.
En utilisant les masses, les rayons et les des modèles des intérieurs planétaires, les chercheurs ont calculé la fraction de masse de fer possible de chaque planète dans l'échantillon, considérant que le fer peut être présent uniquement dans le noyau, et que le fer pourrait être présent dans le noyau et dans le manteau de chaque planète.
La fraction de masse de fer de chaque planète a ensuite été comparée à la fraction de masse de fer du disque protoplanétaire, qui était dérivée de la composition de l'étoile hôte.
Les auteurs ont découvert que les fractions de fer des étoiles et des planètes qui les orbitent étaient en corrélation les unes avec les autres, mais pas sur une base de 1:1. Cela suggère que des différences subtiles dans la distribution des éléments dans le disque protoplanétaire et les processus liés à la formation des planètes jouent un rôle important dans la détermination de la composition chimique finale d'une planète rocheuse.
Bien qu'il y ait de légères différences dans l'abondance d'éléments plus lourds entre les étoiles et leurs planètes en orbite, les résultats fournissent un support pour dériver les compositions chimiques des planètes rocheuses à partir des abondances stellaires d'éléments majeurs formant des roches tels que le fer, le magnésium et le silicium, quelque chose qui a été supposé dans des études antérieures.
De plus, résulte de la nouvelle note papier que la super-Terre et la super- Mercure les exoplanètes de classe semblent avoir des compositions chimiques différentes, ce qui suggère des différences dans leurs processus de formation planétaire – des données qui seront utiles pour les futures recherches exoplanétaires.
L'étude a été publiée dans la revue La science .