Comment le système solaire sécurise ses bébés
À la naissance d’un enfant, les parents protègent leur maison en installant des barrières pour que leur progéniture soit en sécurité. Selon le projet UFOS, financé par l’UE, un phénomène très similaire se produit dans les jeunes systèmes planétaires. «La formation des planètes commence par une étoile, entourée d’un disque de gaz et de poussière», explique Mario Flock, chercheur à l’Institut Max-Planck d’astronomie. «Au fil du temps, ces grains de poussière tendent à s’agréger, et donc à grossir, puis, quelques millions d’années plus tard, ils peuvent atteindre plusieurs kilomètres de diamètre.» C’est à ce moment-là que la gravité entre en jeu, rassemblant ces grosses boules de poussière pour former des planètes. En théorie, la gravité devrait également attirer les planètes vers l’intérieur, les faisant fatalement plonger dans l’étoile. Mais si c’était le cas, pourquoi trouve-t-on non seulement des planètes rocheuses, mais aussi des super-terres en orbite autour d’une étoile? Pour le savoir, le projet UFOS, soutenu par le Conseil européen de la recherche, a modélisé les flux et les interactions des gaz, des poussières et des champs magnétiques des planètes à différents stades de développement, ce qui lui a permis de simuler la formation de planètes à proximité d’étoiles semblables au soleil. Les résultats sont sans équivoque et ne laissent que deux réponses possibles à la question de savoir pourquoi davantage de planètes ne sont pas englouties par leur étoile.
Réponse 1: La théorie de la barrière à bébé
La première réponse est que les jeunes systèmes stellaires disposent d’une barrière à l’épreuve des bébés. Selon Mario Flock, cette barrière constitue une limite intérieure appelée front de sublimation des silicates. «Le gaz extrêmement chaud qui se trouve à proximité de l’étoile est très turbulent, ce qui fait qu’il se déplace vers l’étoile à grande vitesse», explique-t-il. «Lorsque cela se produit, la région interne du disque de poussière de l’étoile s’amincit.» Lorsqu’une jeune planète dérive vers l’intérieur et atteint le front de sublimation des silicates, les particules de gaz qui se déplacent du gaz chaud plus fin vers le gaz plus dense à l’extérieur de la limite donnent une petite impulsion à la planète. «Le gaz exerce une influence sur la planète en mouvement et, en raison du saut de densité, cette influence repousse la planète vers l’extérieur de la frontière et l’éloigne de l’étoile», ajoute Mario Flock. «De cette façon, la frontière sert de barrière de sécurité, empêchant les bébés planètes de plonger dans l’étoile.»
Réponse 2: La théorie du manège
Les travaux du projet ont également conduit les chercheurs à formuler une deuxième possibilité. Les scientifiques ont constaté que, dans les toutes premières phases de la formation des planètes, des objets ressemblant à des cailloux ont tendance à s’accumuler derrière le front de sublimation des silicates, région caractérisée par du gaz en rotation rapide. «Lorsqu’un caillou pénètre dans cette région, il est rapidement recraché, comme un petit enfant glissant d’un manège en rotation, ce qui signifie que les planètes ne peuvent pas se former dans cette zone», note Mario Flock.
L’affaire de la planète disparue
Ces deux théories permettent de percer le mystère de la super-terre en orbite étroite. «Non seulement les super-terres déjà constituées se rassemblent au niveau de la barrière à l’épreuve des bébés, mais le fait que les cailloux se concentrent au niveau de cette même barrière offre des conditions idéales pour la formation d’une super-terre à cet emplacement», explique Mario Flock. Ces théories pourraient également permettre de comprendre pourquoi notre propre système solaire ne possède pas de planète semblable à la Terre à proximité du Soleil. «Le fait qu’une telle planète n’existe pas peut être un hasard statistique, ou peut-être qu’une telle planète a existé mais que, une fois la barrière levée, elle a décidé de quitter le nid», s’interroge Mario Flock. Cette question fera certainement l’objet de futures recherches.
Mots‑clés
UFOS, système solaire, planètes, étoiles, systèmes planétaires, super-terres