Quelle est la différence entre un système planète-satellite comme nous l'avons avec la Terre et la Lune, contre une planète binaire - deux planètes en orbite l'une autour de l'autre dans un do-si-do cosmique ?

Je suis un astronome qui s'intéresse aux planètes en orbite autour d'étoiles proches, et les géantes gazeuses - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune dans notre système solaire sont les planètes les plus grandes et les plus faciles à détecter. La pression écrasante dans leur atmosphère gazeuse signifie qu'ils sont peu susceptibles d'être hospitaliers à la vie. Mais les lunes rocheuses en orbite autour de ces planètes pourraient avoir des conditions plus accueillantes. L'année dernière, les astronomes ont découvert une exomoune de la taille d'une planète en orbite autour d'une autre planète géante gazeuse en dehors de notre système solaire.

Dans un nouveau journal, Je soutiens que cette exomoune est vraiment ce qu'on appelle une planète capturée.

La première « exomoon » détectée est-elle vraiment une lune ?

Véritables analogues de la Terre, qui orbitent autour d'étoiles semblables au Soleil, sont très difficiles à détecter, même avec les grands télescopes Keck. La tâche est plus facile si l'étoile hôte est moins massive. Mais alors la planète doit être plus proche de l'étoile pour être assez chaude, et les marées gravitationnelles de l'étoile peuvent piéger la planète dans un état avec un côté chaud permanent et un côté froid permanent. Cela rend ces planètes moins attrayantes en tant qu'emplacement potentiel pouvant abriter la vie. Lorsque les géantes gazeuses en orbite autour d'étoiles semblables au Soleil ont des lunes rocheuses, ce sont peut-être des endroits plus susceptibles de trouver de la vie.

En 2018, deux astronomes de l'Université de Columbia ont signalé la première observation provisoire d'une exomoune - un satellite en orbite autour d'une planète qui elle-même orbite autour d'une autre étoile. Une caractéristique curieuse était que cette exoune Kepler-1625b-i était beaucoup plus massive que n'importe quelle lune trouvée dans notre système solaire. Il a une masse similaire à Neptune et orbite autour d'une planète de taille similaire à Jupiter.

Les astronomes s'attendent à ce que les lunes de planètes comme Jupiter et Saturne n'aient des masses que de quelques pour cent de la Terre. Mais cette nouvelle exoune était presque mille fois plus grande que les corps correspondants de notre système solaire - des lunes comme Ganymède et Titan qui orbitent autour de Jupiter et de Saturne, respectivement. Il est très difficile d'expliquer la formation d'un si gros satellite à l'aide des modèles actuels de formation lunaire.

Dans un nouveau modèle que j'ai développé, Je discute de la façon dont une exomoune aussi massive se forme à travers un processus différent, où c'est vraiment une planète capturée.

Toutes les planètes, grand et petit, commencez par rassembler des corps de la taille d'un astéroïde pour en faire un noyau rocheux. A ce stade précoce de l'évolution d'un système planétaire, les noyaux rocheux sont toujours entourés d'un disque gazeux issu de la formation de l'étoile mère. Si un noyau peut croître assez vite pour atteindre une masse équivalente à 10 Terres, alors il aura la force gravitationnelle pour attirer le gaz de l'espace environnant et atteindre la taille massive de Jupiter et de Saturne. Cependant, cette accumulation gazeuse est de courte durée, comme l'étoile évacue la majeure partie du gaz dans le disque, la poussière et le gaz entourant une étoile nouvellement formée.

S'il y a deux noyaux qui poussent à proximité, puis ils rivalisent pour capturer la roche et le gaz. Si un noyau devient légèrement plus gros, il gagne un avantage et peut capter pour lui-même la majeure partie du gaz du voisinage. Cela laisse le deuxième corps sans autre gaz à capturer. L'attraction gravitationnelle accrue de son voisin entraîne le plus petit corps dans le rôle d'un satellite, bien qu'un très grand. L'ancienne planète est laissée comme une lune surdimensionnée, en orbite autour de la planète qui l'a battu dans la course au captage du gaz.

Un noyau résiduel comme un retour sur l'histoire

Vu dans ce contexte, il est peu probable que la planète capturée soit habitable. Les noyaux planétaires en croissance ont des enveloppes gazeuses, qui les rendent plus comme Uranus et Neptune - un mélange de roches, de la glace et du gaz qui serait devenu un Jupiter s'il n'avait pas été si brutalement coupé par son plus grand voisin.

Cependant, il y a d'autres implications qui sont presque aussi intéressantes. L'étude des noyaux des planètes géantes est très difficile, car ils sont enfouis sous plusieurs centaines de masses terrestres d'hydrogène et d'hélium. Actuellement, la mission JUNO tente de le faire pour Jupiter. Cependant, l'étude des propriétés de cette exomoune pourrait permettre aux astronomes de voir le noyau nu d'une planète gazeuse géante lorsqu'elle est dépouillée de son enveloppe gazeuse. Cela peut fournir un aperçu de ce à quoi Jupiter pouvait ressembler avant d'atteindre sa taille énorme actuelle.

Ce système exomoun Kepler-1625b-i est juste à la limite de ce qui est détectable avec la technologie actuelle. Il pourrait y avoir beaucoup plus d'objets comme celui-ci qui pourraient être découverts grâce aux améliorations futures des capacités des télescopes. Alors que le recensement des exoplanètes par les astronomes continue de croître, des systèmes comme l'exomoon et son hôte mettent en évidence un problème qui deviendra plus important à mesure que nous avançons. Cette exoune révèle que les propriétés d'une planète ne sont pas uniquement une conséquence de sa masse et de sa position, mais peut dépendre de son histoire et du milieu dans lequel il s'est formé.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.