Le concept de cet artiste disponible auprès de la NASA illustre un système stellaire qui est une version beaucoup plus jeune du nôtre. Disques poussiéreux, comme celui montré ici encerclant l'étoile, sont considérés comme les lieux de reproduction des planètes, y compris les rochers comme la Terre. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Une équipe internationale d'astronomes, dont Stella Offner de l'Université du Texas à Austin, a proposé une nouvelle méthode pour la formation de l'aluminium-26 dans les systèmes stellaires qui forment les planètes. Parce que sa désintégration radioactive est censée fournir une source de chaleur pour les éléments constitutifs des planètes, appelés planétésimaux, il est important que les astronomes sachent d'où vient l'aluminium-26. Leurs recherches sont publiées dans le numéro actuel de Le Journal d'Astrophysique .
"Des atomes comme l'aluminium et son isotope radioactif aluminium-26 nous permettent de faire de l'archéologie du système solaire, '", a déclaré Offner. "Il est passionnant que les abondances d'atomes différents aujourd'hui puissent fournir des indices sur la formation de notre système solaire il y a des milliards d'années."
Depuis sa découverte dans la météorite d'Allende en 1976, les astronomes ont débattu de l'origine de la quantité considérable d'aluminium-26 dans notre système solaire primitif. Certains ont suggéré qu'il a été soufflé ici par des explosions de supernova et des vents d'étoiles massives. Cependant, ces scénarios nécessitent beaucoup de chance :notre soleil et nos planètes devraient se former exactement à la bonne distance des étoiles massives, qui sont assez rares.
L'équipe d'Offner a proposé une explication qui ne nécessite pas de source extérieure. Ils proposent que l'aluminium-26 s'est formé près du jeune soleil dans la partie interne de son disque de formation de planètes environnant. Alors que le matériau tombait du bord intérieur du disque sur le soleil, il a créé des ondes de choc qui ont produit des protons de haute énergie appelés rayons cosmiques.
Laissant le soleil presque à la vitesse de la lumière, les rayons cosmiques ont percuté le disque environnant, collision avec les isotopes aluminium-27 et silicium-28, en les changeant en aluminium-26.
En raison de sa demi-vie très courte d'environ 770, 000 ans, l'aluminium-26 doit avoir été formé ou mélangé dans le disque de formation de planètes entourant le jeune soleil peu de temps avant la condensation de la première matière solide de notre système solaire. Il joue un rôle important dans la formation de planètes comme la Terre, puisqu'il peut fournir suffisamment de chaleur par désintégration radioactive pour produire des corps planétaires avec des couches intérieures (comme le noyau solide de la Terre surmonté d'un manteau rocheux et au-dessus de cela, une fine croûte). La désintégration radioactive de l'aluminium-26 aide également à assécher les premiers planétésimaux pour produire des planètes rocheuses.
Ce schéma du mécanisme proposé montre une vue en coupe d'une jeune étoile et du disque de gaz qui l'entoure, dans lequel les planètes peuvent se former. La parcelle de gaz modélisée par l'équipe d'Offner est représentée sous la forme d'un amas de points rouges. Le "disque intérieur" est la région de l'étoile à la distance de la Terre au Soleil (1 unité astronomique, ou environ 93 millions de milles). Une certaine fraction du gaz de sortie enrichi peut tomber sur le disque où l'irradiation des rayons cosmiques est faible. Les régions I et II désignent différentes régions de transport des rayons cosmiques. Crédit :Brandt Gaches et al./Univ. de Cologne
L'aluminium-26 semble avoir un rapport assez constant avec l'isotope de l'aluminium-27 dans les corps les plus anciens de notre système solaire, les comètes et les astéroïdes. Depuis la découverte de l'aluminium-26 dans les météorites (qui sont des éclats d'astéroïdes), un effort important a été consacré à la recherche d'une explication plausible à la fois pour son introduction dans notre système solaire primitif et pour le rapport fixe entre l'aluminium-26 et l'aluminium-27.
L'équipe d'Offner a concentré ses études sur une période de transition pendant la formation du soleil :lorsque le gaz entourant la jeune étoile s'épuise et que la quantité de gaz tombant sur le soleil diminue considérablement. Presque toutes les jeunes étoiles subissent cette transition au cours des dernières dizaines à des centaines de milliers d'années de formation.
Alors que notre soleil se formait, le gaz entrant suivait les lignes de champ magnétique jusqu'à sa surface. Cela a produit une violente onde de choc, le "choc d'accrétion, " qui accéléraient les rayons cosmiques. Ces rayons cosmiques se sont dirigés vers l'extérieur jusqu'à ce qu'ils frappent le gaz dans le disque formant la planète et provoquent des réactions chimiques. Les scientifiques ont calculé différents modèles pour ce processus.
"Nous avons découvert que de faibles taux d'accrétion sont capables de produire des quantités d'aluminium-26, et le rapport de l'aluminium-26 à l'aluminium-27 qui est présent dans le système solaire, " a déclaré l'auteur principal de l'article, Brandt Gaches de l'université allemande de Cologne.
Le mécanisme proposé est généralement valable pour une large gamme d'étoiles de faible masse, y compris les étoiles semblables au soleil. C'est dans ces systèmes que les astronomes ont découvert la majorité des exoplanètes aujourd'hui connues.
"Les rayons cosmiques qui ont été accélérés par accrétion sur de jeunes étoiles en formation peuvent fournir une voie générale pour l'enrichissement en aluminium-26 dans de nombreux systèmes planétaires, " conclut Gaches, "et c'est l'une des grandes questions si le mécanisme d'accélération proposé par les ondes de choc sera observé lors de la formation d'étoiles."
