Depuis la découverte de la première planète extrasolaire en 1995, la physique des systèmes planétaires a connu une véritable révolution. En effet, en considérant les 2900 exoplanètes dont l’orbite a été caractérisée, on constate que l’architecture de notre système solaire n’est pas commune. Ainsi, les systèmes exoplanétaires présentent une grande diversité de configurations orbitales avec entre autres des planètes géantes proches de leur étoile hôte (dits Jupiter chauds) et des systèmes multi-planétaires très compacts au sein desquels les interactions de marée et électromagnétiques sont intenses. Il est donc nécessaire de comprendre la formation, l’évolution dynamique, la stabilité et la diversité des systèmes planétaires découverts, en particulier par CoRoT, Kepler et K2, besoin qui va s’amplifier dans la décennie à venir avec la préparation et l’exploitation scientifique des missions spatiales CHEOPS, TESS et PLATO et de l’instrument au sol SPIRou.
Les chercheurs du LDEE développent donc en collaboration avec l’Observatoire de Paris de nouveaux modèles numériques d’évolution séculaire des systèmes étoile-planètes avec le code ESPEM (Evolution des Systèmes Planétaires et Magnétisme). Ce code de nouvelle génération a pour objectif d’étudier simultanément l’évolution des orbites des systèmes étoile-planètes et de la rotation de leurs composantes. Son aspect novateur est de prendre en compte simultanément les couples de marées et électromagnétiques, qui sont quantifiés en utilisant des modèles physiques ab-initio, ainsi que l’évolution structurelle et dynamique des étoiles hôtes et des planètes. Les prédictions théoriques sont alors confrontées aux observables astrophysiques.
Comparaison de l’évolution orbitale d’un système planète-satellite naturel suivant que la planète hôte est rocheuse (en bleu) ou fluide (en vert). L’état final du système est différent; Auclair-Desrotour, Le Poncin-Lafitte & Mathis (2014)
Evolution de la vitesse de rotation des étoiles hôtes de systèmes planétaires observées par Kepler; Ceillier et al. (2016)
Evolution de la distance étoile-planète (en Unités Astronomiques) en fonction des conditions initiales (différentes couleurs) et suivant la prise en compte des nouveaux modèles physiques ab-initio pour les marées stellaires (en lignes continues) ou non (en lignes pointillées); Bolmont & Mathis (2016)
Schéma de principe du code ESPEM pour l’étude simultanée de l’évolution séculaire orbitale et rotationnelle des systèmes étoile-planète; Benbakoura et al. (2017)
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