Il y a vingt-quatre ans, Les astronomes suisses Michel Mayor et Didier Queloz ont découvert la première planète en orbite autour d'une étoile semblable au soleil en dehors de notre système solaire, un jalon reconnu par le prix Nobel de physique de cette année. Aujourd'hui, nous connaissons des milliers d'autres « exoplanètes », " et les chercheurs essaient maintenant de comprendre quand et comment ils se forment.

Les exoplanètes connues sont certainement un groupe éclectique. Leur taille varie de petites planètes rocheuses, comme la Terre, aux géantes gazeuses plusieurs fois plus grosses que Jupiter.

Certains ont des orbites sinueuses, tandis que d'autres orbitent non pas sur une étoile mais sur deux. Certains ont la masse et les températures modestes qui sont jugées nécessaires pour soutenir la vie, tandis que certains sont des boules de chaleur infernales et une gravité écrasante. Certaines exoplanètes semblent orbiter seules autour de leurs étoiles, tandis que d'autres orbitent avec plusieurs autres planètes, comme la Terre dans notre système solaire.

La grande majorité de ceux que nous avons découverts jusqu'à présent, cependant, sont des planètes de la taille de la Terre à Jupiter qui orbitent très près de leurs étoiles hôtes, souvent plus près que Mercure ne tourne autour du soleil. Les astronomes tentent de comprendre comment ces planètes en orbite rapprochée ont vu le jour en étudiant des exemples à différents stades de formation, de préférence précoces.

Mais jeune, les exoplanètes faibles sont difficiles à distinguer au milieu de l'éclat d'une étoile parente très active. Comme le demande un groupe dirigé par le Dr Jérôme Bouvier de l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble en France sur son site Internet :« Avez-vous déjà essayé d'écouter Sibelius à côté d'un marteau-piqueur ?

Pour voir à travers le bruit, Le Dr Bouvier et ses collègues utilisent certains des réseaux de télescopes les plus puissants au monde, comme l'interféromètre du Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral sur la montagne Paranal au Chili. Pendant ce temps, des simulations informatiques de la façon dont une jeune planète perturbe le disque de gaz et de poussière entourant son étoile naissante les aideront à savoir comment repérer les jeunes exoplanètes dans l'espace réel.

En orbite rapprochée

Les chercheurs espèrent que leur projet, SPIDI, conduira à la découverte d'exoplanètes en orbite proche au fur et à mesure qu'elles se forment, quand ils ont environ un million d'années. "Un million d'années, cela correspond à environ deux jours à l'échelle d'une vie humaine, " a déclaré le Dr Bouvier.

Depuis un an et demi, le projet est encore trop récent pour avoir donné des résultats. Mais en mesurant les propriétés des exoplanètes en orbite proche dans leurs phases de bébé, les chercheurs visent à comprendre comment ils sont nés.

Le projet ne fera probablement pas la lumière sur la formation d'exoplanètes avec d'autres types d'orbite, toutefois. Et le type d'orbite est important, car il détermine les conditions à la surface d'une exoplanète - et potentiellement si elle est habitable.

Chaque type d'exoplanète et d'orbite d'exoplanète pourrait être étudié individuellement. Mais le professeur Richard Alexander de l'Université de Leicester au Royaume-Uni estime qu'en étudiant différents types d'exoplanètes en orbite autour d'étoiles différentes, il y a moins de chances de manquer des processus importants qui aident à dresser un tableau d'ensemble de la formation planétaire.

« Pour utiliser une très mauvaise analogie :si vous ne pouviez voir qu'une partie d'un éléphant, sa trompe, disons - vous vous retrouveriez avec une compréhension très différente des éléphants par rapport à quelqu'un qui ne pourrait voir que ses orteils, " a-t-il dit. " En examinant différents types de systèmes (exoplanètes), nous faisons de notre mieux pour prendre du recul et regarder l'ensemble de "l'éléphant de la formation de la planète, "plutôt que juste une partie de celui-ci."

Le disque de l'étoile

En quelque sorte, la façon dont une jeune exoplanète interagit avec le disque de poussière et de gaz de son étoile détermine le type d'exoplanète qui finira par se former. le projet du Pr Alexander, Plans de construction, implique le développement de simulations informatiques qui prédisent l'effet de différents processus de formation.

Ces simulations peuvent être testées par rapport à des observations pour voir si les processus qu'elles décrivent sont précis.

L'approche porte ses fruits. Dans une étude récente, dirigé par le collègue du professeur Alexander, le Dr Dipierro à l'Université de Leicester, ROYAUME-UNI, les simulations informatiques ont suggéré qu'un anneau observé dans le disque d'une étoile appelée Elias 24 est le chemin dégagé par une orbite, non encore identifié, planète géante gazeuse.

Pour vraiment apprendre quelque chose de nouveau sur la formation planétaire, cependant, les chercheurs veulent prédire quelque chose qui n'a pas encore été observé. "Ensuite, nous pouvons utiliser de nouvelles observations pour tester la physique directement, et maximiser la compréhension que nous tirons de toutes ces nouvelles connaissances, " a déclaré le professeur Alexander.

Les astrophysiciens savent que, au tout début, les planètes se forment lorsque la poussière et le gaz s'accumulent sous l'effet de la gravité. Mais cette première phase de formation des planètes est particulièrement difficile à étudier.

Le problème est que la poussière et le gaz autour des jeunes étoiles évoluent chacun de manière très complexe, et étudier comment elles forment des planètes ensemble nécessite beaucoup d'expertise et de puissance de calcul. Traditionnellement, donc, la poussière et le gaz ont été simulés en tant que processus séparés.

Noué

Mais comme le Dr Mario Flock de l'Institut Max Planck d'Astronomie à Heidelberg, Allemagne, fait remarquer, les deux processus ne peuvent pas être vraiment séparés. Par exemple, la présence de poussière peut réduire les turbulences dans le gaz, tandis que la turbulence du gaz impacte la taille et la fragmentation des grains de poussière.

Dans un projet appelé UFOS, Le Dr Flock et ses collègues commencent à unir pour la première fois des simulations de gaz et de poussière, pour décrire avec précision certaines des premières étapes de la formation planétaire. Leur espoir est d'expliquer certaines des caractéristiques observées dans les très jeunes disques stellaires - spirales et anneaux - comme les empreintes de grains de poussière embryonnaires qui s'agglutinent.

Le plus grand défi ici, dit le Dr Flock, est de trouver les bonnes échelles de temps et d'espace sur lesquelles le gaz et la poussière interagissent avec le plus d'influence. "Cela nécessite une grande expertise en magnéto-hydrodynamique, coagulation des poussières, outils numériques et calcul haute performance.

« Si nous parvenons à relier les sites de croissance des grains et de formation des planètes aux observations actuelles, ce serait le but le plus élevé, " a-t-il poursuivi. " Cela nous aiderait à comprendre ce qui se passe actuellement dans les systèmes que nous observons maintenant. "