Malgré les progrès de la recherche sur les exoplanètes au cours de la dernière décennie beaucoup reste inconnue. Par exemple, comment les taux de détection des planètes géantes varient-ils en fonction de la teneur en métal de l’étoile hôte? Les planètes géantes sont-elles plus fréquentes autour des étoiles massives? Les planètes géantes se forment-elles sous différents mécanismes en fonction de la teneur en métal de l'étoile?
À cette fin, une équipe d'astronomes dirigée par Annelies Mortier et Nuno C.Santos a exploré quelle fonction mathématique caractérise le taux de détection à travers une distribution d'étoiles (c'est-à-dire des objets riches en métaux aux objets pauvres en métaux). "La découverte de la forme fonctionnelle exacte de la fréquence de détection de la métallicité-planète nous aidera à mieux comprendre la formation des planètes et le nombre de planètes qui parcourent la galaxie", a déclaré Santos à Space Magazine.
Les planètes géantes se trouvent le plus souvent autour d'étoiles riches en métaux, et un chiffre de l'étude de l'équipe (ci-dessous) réaffirme que ~ 25% des étoiles contenant deux fois plus de métal que le Soleil contiennent une planète géante, tandis que la probabilité tombe à ~ 5% pour étoiles avec une teneur en métal analogue au Soleil.
Établir que les étoiles riches en métaux présentent une probabilité accrue d'héberger une planète géante contraint les modèles de formation des planètes. Plus précisément, les observations suggèrent qu'une métallicité plus importante favorise la croissance de noyaux rocheux / glacés, qui s'accumulent ensuite de gaz. Cependant, l'équipe note que bien que la tendance de la métallicité de la planète géante soit solide pour les étoiles présentant des métallités supérieures (ou analogues) au Soleil, les résultats sont moins certains pour les étoiles pauvres en métaux. En effet, il y a un débat actif dans la littérature concernant la fonction qui relie les régimes riches en métaux et pauvres en métaux. En particulier, une baisse exponentielle s'étend-elle au régime pauvre en métaux ou la fonction se stabilise-t-elle?
Selon la manière dont la tendance des fréquences s’étend dans le régime pauvre en métaux, cela peut indiquer qu’un mécanisme distinct est responsable de la création des planètes géantes de ce sous-échantillon. Il est donc important de poursuivre les relevés d'étoiles pauvres en métaux, malgré la diminution de la fréquence de découverte d'une planète géante. En outre, Mortier (Centro de Astrofisica, Universidade do Porto) note que «l'étude des étoiles pauvres en métaux devrait être encouragée, car plusieurs modèles théoriques montrent que les planètes semblables à la Terre sont plus courantes autour de ces étoiles que de leurs homologues riches en métaux».
L'équipe a concentré ses efforts sur la tentative de discerner une différence entre la viabilité de diverses formes fonctionnelles dans le régime pauvre en métaux (c.-à-d., Le taux de détection des planètes géantes dans ce domaine s'aplatit-il plutôt que de diminuer de façon exponentielle?). En fin de compte, aucune différence statistique n'a été trouvée entre les scénarios, et il n'était pas clair non plus s'il existe une dépendance de masse derrière la fréquence des détections de planètes géantes. L'équipe a noté qu'un plus grand échantillon était nécessaire pour parvenir à des conclusions définitives, et a ajouté que des enquêtes en cours pour découvrir des planètes assureraient que le problème pourrait bientôt être résolu.
"Kepler et Gaia augmenteront considérablement le nombre de découvertes de planètes, non seulement pour les planètes géantes, mais aussi pour les planètes plus petites", a déclaré Mortier.
En résumé, pour répondre aux questions posées au départ, les efforts de chasse aux planètes devraient être axés sur les pauvres en métauxet des étoiles riches en métaux, bien que les premières présentent une fréquence réduite de planètes géantes. Les résultats de l'équipe apparaîtront dans Astronomie et astrophysique, et une préimpression est disponible sur arXiv. Les résultats de l'étude sont liés en partie aux observations acquises via l'instrument HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher), qui est illustré ci-dessous.
