La première détection d'un objet interstellaire ressemblant à un astéroïde/comète visitant le système solaire il y a deux ans a suscité des idées sur la possibilité d'un voyage interstellaire. De nouvelles recherches du Technion-Israel Institute of Technology suggèrent que de tels objets soulèvent également des implications de grande envergure sur les origines des planètes à travers la galaxie, et peut-être même la formation initiale du système solaire lui-même.

L'objet semblable à un astéroïde / comète nommé 'Oumuamua a confirmé des attentes scientifiques vieilles de plusieurs décennies qui suggéraient que le milieu interstellaire est plein de morceaux de roche qui volent autour. On pensait que ces débris étaient éjectés des systèmes planétaires à la suite de la formation de la planète, lorsque de grandes planètes se sont formées et ont expulsé certaines des planètes mineures et des planétésimaux restants qui traînent encore. De temps en temps, une fraction de ces roches éjectées peut encore rencontrer des étoiles étrangères. Dans des cas heureux, ce phénomène peut être observé lorsqu'il traverse le système solaire.

Les chercheurs du Technion, Evgeni Grishin, Hagai Perets et Yael Avni se sont demandé ce qui se serait passé si ces roches interstellaires de type Oumuamua volaient il y a environ 4,5 milliards d'années, quand notre étoile était jeune et sauvage, et un disque gazeux était présent à la place de notre système planétaire. Leurs découvertes pourraient être essentielles pour répondre à certaines des plus grandes énigmes concernant la formation des planètes et l'origine des planètes du système solaire.

Former des planètes avec de la monnaie étrangère (planétésimale)

Les planètes sont formées dans des disques protoplanétaires, principalement composé de gaz et de poussière. On pense que les grains de poussière se transforment en cailloux, coaguler en plus gros planétésimaux, et enfin, former des planètes. Une fois que les objets atteignent la taille en km, ils peuvent survivre et éventuellement coaguler et accumuler des roches/cailloux plus petits pour former des embryons planétaires et des planètes à part entière. Le principal obstacle à une telle croissance semble se produire avant la formation d'objets de la taille d'un km, au stade de la formation initiale de roches et de cailloux plus petits. En effet, plusieurs coupables conspirent pour détruire des cailloux et des rochers de la taille d'un mètre avant qu'ils ne puissent jamais devenir de plus gros planétésimaux. Ces cailloux et roches se déplacent à travers le disque gazeux dans lequel ils sont initialement noyés, et subissent un vent contraire qui les ralentit.

La poussée continue du vent de face pourrait éventuellement les amener à se diriger rapidement vers le Soleil et à être détruits. En outre, les collisions entre de petits cailloux peuvent conduire à leur fragmentation en morceaux plus petits stoppant leur croissance en planétésimaux plus grands. En d'autres termes, les cailloux et les petites roches rencontrent une soi-disant "barrière de la taille d'un mètre" dans leur capacité à devenir des planétésimaux encore plus grands.

Plusieurs modèles ont été suggérés pour surmonter la barrière de la taille du mètre, mais ceux-ci nécessitent généralement des conditions affinées qui sont peu susceptibles d'exister dans la plupart des systèmes planétaires; néanmoins, il est de notoriété publique que la plupart sinon toutes les étoiles hébergent des systèmes planétaires. La question est de savoir comment cela est arrivé.

Dans leur article récemment publié dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , Grishin et ses collaborateurs ont montré que les objets interstellaires sont la clé. Ils ont suggéré que la plupart des systèmes n'ont pas besoin de passer par l'étape difficile de la formation de planétésimaux de la taille d'un km. Au lieu, la plupart des systèmes peuvent capturer des planétésimaux interstellaires de la taille d'un kilomètre qui ont été à l'origine éjectés d'autres systèmes planétaires. Mais comment capturer un objet se déplaçant à des dizaines de kilomètres par seconde à travers un système solaire ? Il s'avère que la réponse est simple :le même vent contraire qui pousse les petites roches à s'inspirer dans leur soleil peut ralentir plus gros, planétésimaux interstellaires de la taille d'un kilomètre et les capturer ainsi dans un disque protoplanétaire nouvellement formé.

De cette façon, même un seul système planétaire peut éjecter des planétésimaux de la taille d'un km qui servent ensuite de germe à la formation de nombreux nouveaux systèmes planétaires. Par conséquent, même un très petit nombre de systèmes planétaires peut amorcer la formation de nombreux autres systèmes - il suffit de quelques rares cas chanceux pour commencer le processus, et alors ces systèmes peuvent engendrer des "graines" planétésimales à travers la galaxie, qui à leur tour peuvent être capturés dans des disques protoplanétaires nouvellement formés et leur fournir les blocs de construction de base de la taille d'un km nécessaires à la croissance planétaire.

La formation des planètes ne se produit plus de manière isolée ; aucun système planétaire n'est une île, mais plutôt le réservoir de planétésimaux interstellaires voyous éjectés sert à initier continuellement la naissance de nouveaux systèmes planétaires. À son tour, tout système planétaire nouvellement formé éjecte ses propres planétésimaux voyous et aide à reconstruire le réservoir de graines planétésimales interstellaires. La question devient alors :quelles sont les chances de capturer ces planétésimaux, et combien de formations réussies sont nécessaires pour peupler l'ensemble de l'amas de naissance avec des planétésimaux ?

Nature contre. Nurture :où vous vivez compte

Pour estimer les chances d'ensemencement planétésimal et ses implications pour la formation des planètes, les chercheurs ont développé un modèle mathématique et numérique pour la probabilité de capture, en fonction des propriétés de la population planétésimale interstellaire et du disque. Ils ont découvert que la capture de petits cailloux est extrêmement efficace, et que capturer des corps plus gros est plus difficile, mais toujours raisonnable.

Dans les régions denses des amas stellaires où des dizaines, des centaines, ou même des milliers d'étoiles naissent et vivent dans une petite région (le "Manhattan" de la formation des étoiles), environ 10^6 des 'Oumuamuas sont capturés dans la grappe de naissance, et le plus gros corps capturé peut atteindre environ 10 km.

Dans la campagne de la galaxie, l'environnement du champ galactique, la capture est plus difficile, mais toujours autour de ~10^3 'Oumuamuas peut être capturé, et des corps jusqu'à environ 1 km sont capturés par système, suffisamment pour servir de germe à la formation de planètes dans chaque système.

Un seul suffit, Les planétésimaux apportent joie et vie

Les chercheurs résument que seule une petite fraction des étoiles d'un amas (moins de 1%) est nécessaire pour former les planétésimaux primordiaux, qui finissent par ensemencer l'ensemble de l'amas de naissance d'environ 1000 étoiles. Des chiffres à peu près similaires sont également attendus pour les environnements de terrain. Les deux estimations sont prudentes. Le réservoir interstellaire fonctionne donc en tandem avec les principaux modèles de formation des planètes, fournissant les graines initiales pour de nombreux modèles de formation planétésimaux.

Un autre aspect secondaire intéressant est que la matière biologiquement active, sous forme de bactéries, peut survivre à l'environnement interstellaire difficile si la roche dans laquelle il est encastré est suffisamment grande (plus grande que quelques cm d'échelle). Bien que seule une infime fraction des roches éjectées puisse abriter ces bactéries infimes, un grand nombre de ces roches potentiellement biologiquement actives peuvent être capturées. Cette capture assistée par gaz est un mécanisme beaucoup plus efficace pour la panspermie généralisée, et la plupart des systèmes ont probablement acquis leurs premiers blocs de construction de vie ailleurs.