Définition d'une exoplanète

 

Une première définition est : Une exoplanète est une planète située à l'extérieur du système solaire, c'est-à-dire qui ne tourne pas autour de notre Soleil.

Mais tous les objets du ciel ne sont pas des planètes. En particulier tout ce qui tourne autour d'une étoile n'est pas une planète. Il y a de très nombreux systèmes où une étoile tourne autour d'une autre étoile, ou même plusieurs étoiles qui tournent ensemble. Donc la question devient : Quand on découvre un objet qui tourne autour d'une étoile, est-ce une étoile ou une planète ? Il peut être difficile de répondre.

En effet, il y a deux manières de définir les (exo)planètes : 

1. Rôle de l'énergie nucléaire interne

Une planète se distingue d'abord d'une étoile par le fait qu'elle n'a pas de source d'énergie interne durable d'origine nucléaire. On peut donc définir une planète comme un corps sans énergie nucléaire interne. Les réactions thermonucléaires ne peuvent s'amorcer que pour une masse supérieure à environ 13 fois la masse de Jupiter.

Entre 13 masses de Jupiter (0.01 masse solaire) et 78 masses de Jupiter (0.08 masse du Soleil), l'objet est le siège d'une brève période de réactions thermonucléaires avant de s'éteindre. Ces objets intermédiaires sont les naines brunes.

Au-delà de 75 masses de Jupiter, la combustion de l'hydrogène s'enclenche et l'objet devient une "vraie" étoile.

Cette définition sépare les objets en fonction de leur masse. Les planètes font moins de 13 masses de Jupiter et les naines brunes entre 13 et 78 masses de Jupiter. Les observations ne donnent pas toujours une valeur précise de la masse. En particulier, pour un objet détecté uniquement par la méthode des vitesses radiales, on ne connaît qu'une valeur inférieure de la masse et on peut confondre une planète et une naine brune.

 

2. Scénario de formation

Une autre différence entre une étoile et une planète est la manière dont elles se forment :

Une étoile se forme par effondrement d'un nuage de gaz interstellaire composé essentiellement d'hydrogène et d'hélium. Alors qu'une planète se crée par condensation de particules de roches et de glaces, dans un disque en orbite autour d'une étoile. Cela donne des planètes terrestres. Pour certains de ces objets, du gaz (hydrogène et hélium) va venir s'ajouter à ce noyau solide pour constituer des planètes gazeuses.

Avec cette définition, une étoile a une composition plus ou moins homogène et gazeuse alors qu'une planète a un noyau solide. À cause de ce noyau solide, les planètes sont plus denses que les étoiles, et les planètes terrestres sont plus denses que les planètes géantes.

Cette définition sépare les objets en fonction de leur composition/densité. Les observations donnent rarement la densité et jamais la composition des exoplanètes.

 

Ces deux définitions ne donnent pas exactement les mêmes limites. De plus, quand on découvre un objet, on n'a pas les informations qui permettent d'appliquer les définitions ci-dessus. Certains objets entre 13 et 78 masses de Jupiter peuvent se former selon les deux scénarii ci-dessus. Des objets peuvent avoir une masse inférieure à 78 masses de Jupiter (voire 13 masses de Jupiter) et s'être formés comme des étoiles.

Il n'existe pas encore de définition stricte des exoplanètes. La base de données exoplanet.eu a choisi de considérer/compter comme planètes les objets de moins de 30 masses de Jupiter. La limite a été étendue en 2015 aux objets de masse inférieure à 60 masses de Jupiter.

Il est intéressant de placer les planètes dans un diagramme masse-rayon. Les planètes sont sur des courbes différentes selon leur composition. Les étoiles explorent des régions différentes selon la période de leur histoire.