Débusquer un signal aussi ténu demande du temps, d’autant que les planètes lointaines l’étirent sur des années. « Pour le détecter, il faut observer le système sur une durée comparable à celle de son orbite », précise Salomé Grouffal. La planète la plus externe accomplissant sa révolution autour de son étoile en 542 jours, il a fallu observer plusieurs de ces révolutions. Aucun observatoire au sol ne la gardant en vue toute l’année, les mesures se sont étalées davantage.
Quatre ans de mesures avec plusieurs spectrographes répartis sur trois continents, puis cinq années avec ESPRESSO, le plus précis d’entre eux, installé sur le Très Grand Télescope européen au Chili, ont fini par isoler chaque signal. « Pour la première fois, nous connaissons leur masse ainsi que l’organisation globale du système », résume la chercheuse. « Il s’agit du premier système multiplanétaire avec des planètes à longues périodes orbitales [durée mise pour faire le tour de leur étoile] connu avec autant de précision » souligne-t-elle.
Le système est composé de deux familles. Près de l’étoile gravitent trois planètes plus petites que Neptune, HIP 41378 b, c et g, qui bouclent leur orbite en quinze, trente et un et soixante-trois jours. Leurs périodes obéissent à des rapports réguliers, « proches d’une chaîne de résonances, ce qui suggère qu’elles ont une histoire de formation commune », note Salomé Grouffal. La plus discrète des trois, HIP 41378 g, a été identifiée grâce aux vitesses radiales.
Plus loin, après une zone déserte, s’étend la seconde famille, trois planètes de la taille de Neptune à Saturne, dont les orbites durent de 280 à 540 jours. « Elles sont peu denses, ce qui indique qu’elles possèdent probablement une importante enveloppe de gaz », précise la chercheuse. Le plan sur lequel elles évoluent est incliné d’environ un degré par rapport à celui des planètes internes.
Cette double structure fait, en partie, l’intérêt du système. « Elles sont nées dans le même environnement, mais ont évolué différemment selon leur masse et la distance qui les sépare de l’étoile », observe Salomé Grouffal. Surtout, ces planètes lointaines passent devant l’étoile, ce qui n’arrive presque jamais : « les planètes les plus éloignées transitent rarement, car leur alignement avec la Terre doit être extrêmement précis. » Un système sur 200 environ se présente sous cet angle favorable, ce qui donne accès à des régions habituellement hors de portée, plus proches des confins de notre Système solaire. « C’est un excellent laboratoire pour étudier la formation et l’évolution des systèmes planétaires, et pour comparer leur architecture à celle de notre propre Système solaire », affirme la chercheuse.