Une équipe internationale d’astronomes a découvert un système planétaire exceptionnel en pleine évolution dynamique, grâce notamment à un télescope installé dans l’un des environnements les plus extrêmes de la planète : le plateau antarctique.
Cette découverte met en lumière le système TOI-201, composé de trois objets en orbite aux propriétés très contrastées, dont les interactions gravitationnelles provoquent des variations orbitales observables en temps réel — un phénomène inédit à cette échelle.
Les observations ont été rendues possibles grâce à l’instrument ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets), en synergie avec le télescope spatial TESS de la NASA et le réseau de télescopes LCOGT déployé au Chili, en Australie et en Afrique du Sud.
Les résultats, publiés le 15 avril dans la revue Science, révèlent un système planétaire en profonde réorganisation. Contrairement à la majorité des systèmes connus, où les planètes partagent des orbites similaires et coplanaires, TOI-201 présente une architecture fortement désordonnée. Comme le souligne Tristan Guillot, astronome et responsable du projet ASTEP, « dans le Système solaire, presque toutes les planètes sont coplanaires, mais ici ce n’est pas le cas et chaque planète est différente. Cela suggère une réorganisation orbitale active au sein du système, nous offrant un aperçu de ce qui se produit peu après la formation des planètes ».
Amaury Triaud, de l’Université de Birmingham et membre du consortium ASTEP, ajoute : « La plupart des systèmes planétaires ressemblent à des “petits pois dans une cosse”, avec des planètes aux propriétés similaires et partageant un même plan orbital. Ce n’est clairement pas le cas ici, où les objets en orbite sont très différents et interagissent fortement entre eux. »
Le système comprend :
- une « super-Terre » rocheuse, six fois plus massive que la Terre, orbitant en 5,8 jours ;
- une planète géante gazeuse (TOI-201b), d’environ la moitié de la masse de Jupiter, avec une période de 53 jours ;
- un objet externe massif, seize fois plus massif que Jupiter, sur une orbite elliptique de 7,9 ans, fortement inclinée.
C’est ce dernier objet qui perturbe profondément l’ensemble du système. Son influence gravitationnelle entraîne des décalages mesurables dans les transits des planètes internes, des modifications de leurs inclinaisons orbitales, et pourrait même empêcher leur alignement devant l’étoile d’ici environ 200 ans. Comme l’explique Antoine Petit, « lorsque nous avons découvert qu’un autre objet avait été détecté en transit et que les transits de la planète à 53 jours de période que nous suivions étaient en retard de plus de 20 minutes, nous avons compris qu’il s’était passé quelque chose d’exceptionnel, probablement dû à un objet plus massif sur une période longue ».
Installé à la station Concordia, au cœur du continent antarctique, l’instrument ASTEP bénéficie d’un site d’observation unique au monde. Située à plus de 1 000 km des côtes et perchée sur un glacier de plus de 3 km d’épaisseur, la station offre des conditions exceptionnelles : des nuits polaires prolongées et une atmosphère d’une stabilité remarquable, malgré des températures pouvant descendre jusqu’à –80 °C. Ces caractéristiques permettent des observations photométriques d’une très grande précision, indispensables pour détecter les variations fines des transits planétaires.
Les observations combinées de TESS, d’ASTEP, des télescopes au sol et du satellite Gaia ont permis de reconstituer le comportement complexe du système. Notamment, un transit extrêmement rare de l’objet externe a été capturé, tandis que son passage au plus près de l’étoile a provoqué une accélération mesurable de celle-ci.
À terme, l’orbite très allongée de TOI-201b pourrait permettre son observation directe. Si cela se confirme, cette planète deviendrait un objet de référence rare — une véritable « planète de Rosette » — permettant de comparer et calibrer différentes méthodes de détection et de caractérisation des exoplanètes.
Le système TOI-201 se situe par ailleurs dans le champ de vue de la mission spatiale européenne PLATO. Si ce champ d’observation est maintenu au-delà des deux premières années nominales de la mission, le transit de l’objet externe — probablement une naine brune — pourrait être observé à nouveau aux alentours de 2031, offrant une opportunité unique de suivre l’évolution de ce système sur le long terme.
Cette découverte ouvre ainsi une fenêtre inédite sur les processus dynamiques qui façonnent les systèmes planétaires, offrant un aperçu direct de leur évolution peu après leur formation.
