Des géantes gazeuses en attendent d'être découvertes
Selon de nouveaux modèles sur la formation de planètes géantes gazeuses par Alan Boss de Carnegie, décrits dans une publication à paraître dans The Astrophysical Journal, il existe une population de planètes de type Jupiter en orbite autour d’étoiles semblables au Soleil, en attente d’être découvertes par de futures missions comme le télescope spatial WFIRST de la NASA.
De nombreuses géantes gazeuses en attente d’être découvertes
Ses modèles sont appuyés par un nouvel article scientifique sur la découverte surprenante d’une planète géante gazeuse en orbite autour d’une étoile de faible masse. « Les astronomes ont frappé une véritable aubaine dans la recherche et la détection d’exoplanètes de toutes les tailles depuis que la première exoplanète confirmée, une Jupiter chaude qui a été découverte en 1995 « , a expliqué M. Boss. « Des milliers et des milliers ont été découvertes à ce jour, avec des masses plus petites que celle de la Terre, à plusieurs fois la masse de Jupiter. »
Mais les connaissances des scientifiques sur les exoplanètes qui orbitent autour de leurs étoiles à des distances similaires à celles auxquelles les géantes gazeuses de notre système solaire orbitent autour du Soleil sont encore lacunaires.
En matière de masse et de période orbitale, des planètes comme Jupiter représentent une population particulièrement petite des exoplanètes connues, mais il n’est pas encore clair si cela est dû à des biais dans les techniques d’observation utilisées pour les trouver – ce qui favoriserait les planètes à orbite courte par rapport à celles à orbite longue – ou si cela représente un déficit démographique réel des exoplanètes.
Les modèles théoriques de la formation des planètes
Toutes les récentes découvertes d’exoplanètes ont mené à un regain d’intérêt pour les modèles théoriques de la formation des planètes. Deux mécanismes primaires existent pour prédire comment les planètes géantes gazeuses se forment à partir du disque rotatif de gaz et de poussière qui entoure une jeune étoile de bas en haut, appelée accrétion du noyau, et de haut en bas, appelée instabilité du disque.
Le premier se réfère à la construction lente d’une planète à travers les collisions de matériaux de plus en plus gros – comme des grains de poussière solide, des cailloux, des blocs rocheux, et éventuellement des planétésimaux. Cette dernière fait référence à un processus déclenché rapidement qui se produit lorsque le disque est massif et assez froid pour former des bras en spirale, puis des touffes denses de gaz et de poussière s’autogravitant se contractent et se coalescent pour former une planète bébé.
Alors que l’accrétion du noyau est considérée comme le mécanisme consensuel de la formation d’une planète, Boss a longtemps été un partisan du mécanisme concurrent d’instabilité du disque, remontant à un article scientifique de 1997.
Une découverte qui remet en question la méthode d’accrétion du noyau
La découverte récemment publiée dans Science, par l’Institute for Space Studies of Catalonia-led team d’une étoile qui représente un dixième de la masse de notre Soleil et qui abrite au moins une planète géante gazeuse, remet en question la méthode d’accrétion des noyaux.
La masse d’un disque doit être proportionnelle à la masse de la jeune étoile autour de laquelle il tourne. Le fait qu’au moins une géante gazeuse – peut-être deux – ait été trouvé autour d’une étoile beaucoup plus petite que notre Soleil indique que soit le disque original était énorme, soit l’accrétion des noyaux ne fonctionne pas dans ce système.
Les périodes orbitales des étoiles de masse inférieure sont plus longues, ce qui empêche l’accrétion du noyau de former des géantes gazeuses avant que le gaz du disque ne disparaisse, car l’accrétion du noyau est un processus beaucoup plus lent que l’instabilité du disque, selon Boss.
« C’est une excellente justification pour la méthode de l’instabilité du disque et une démonstration de la façon dont une découverte inhabituelle peut faire basculer notre compréhension de la formation des planètes « , a déclaré un des membres de l’équipe de recherche de l’IEEC, Guillem Anglada-Escudé, lui-même un ancien postdoc de Carnegie.
Les dernières simulations de Boss suivent l’évolution tridimensionnelle des disques chauds qui démarrent dans une configuration stable. À diverses échelles de temps, ces disques se refroidissent et forment des bras en spirale, ce qui finit par former des touffes denses représentant des protoplanètes nouveau-nés. Leurs masses et leurs distances par rapport à l’étoile hôte sont semblables à celles de Jupiter et de Saturne.
Des nouveaux modèles suggèrent la présence de nombreuses géantes gazeuses
« Mes nouveaux modèles montrent que l’instabilité du disque peut former des amas denses à des distances similaires à celles des planètes géantes du système solaire « , a déclaré M. Boss. « Le recensement de l’exoplanète est toujours en cours, et ce travail suggère qu’il y a beaucoup plus de géantes gazeuses en attente d’être découvertes. »
Source : Carnegie Institution for Science
Crédit photo : Pixabay