Quel est le point commun entre UX Tauri, RW Aurigae, AS 205, Z CMajoris et FU Orionis ? Ce sont de jeunes systèmes stellaires avec des disques où des planètes pourraient se former. Il semble que ces disques aient été perturbés par des survols stellaires ou d'autres rencontres rapprochées dans un passé récent. Les astronomes veulent savoir :ces événements ont-ils perturbé la formation des planètes dans les disques ? Que font-ils? Cela se produit-il dans d'autres systèmes ? Et, notre propre système solaire a-t-il vécu une étrange rencontre dans sa jeunesse ?

Certaines réponses se trouvent dans une étude réalisée par l'astronome Nicolás Cuello de l'Université de Grenoble Alpes qui dirige une équipe qui étudie le rôle des survols stellaires. Dans un article récent, ils discutent des processus que subissent ces systèmes. Ils ont examiné les chances qu'un disque donné connaisse un survol / une rencontre et ont classé les types de rencontres. L'équipe a également étudié un ensemble de disques pour comprendre ce qui se passe lors de chaque type de rencontre et a examiné les implications des survols pour la formation des planètes dans d'autres systèmes. Enfin, ils ont examiné les indices possibles d'un survol que notre propre système solaire aurait pu connaître.

Tout commence lorsque la naissance des étoiles se produit dans des nuages ​​de gaz et de poussière. Le processus crée des lots de jeunes étoiles chaudes regroupées. Au fil du temps, certains de ces clusters se dissipent. Lorsque les étoiles quittent le nid, elles peuvent passer à proximité d'autres systèmes, provoquant des perturbations dans les disques de formation de planètes. Cuello et son équipe sont arrivés à la conclusion que les rencontres rapprochées vont agiter ou même perturber ces disques à un moment donné de leur évolution.

"Les survols et les rencontres stellaires se produisent plus fréquemment que prévu auparavant", a déclaré Cuello dans une discussion par e-mail. "Ceux-ci se produisent probablement lorsque les étoiles sont très jeunes (moins d'un million d'années) et qu'elles sont entourées de disques de formation de planètes. Ces disques sont fortement affectés par la perturbation gravitationnelle des étoiles proches, qui modifie les conditions initiales au début de la formation des planètes. c'est pourquoi il doit être pris en compte dans nos modèles."

Les survols ne sont pas très rares, selon Cuello. "Je dirais qu'au moins la moitié des étoiles et leurs disques sont affectés/façonnés par les survols", a-t-il déclaré. "Un aspect important à souligner est que la probabilité de telles perturbations diminue avec le temps mais ne va jamais à zéro. Ainsi, des étoiles encore plus évoluées (avec des systèmes planétaires autour) peuvent subir un survol au cours de leur vie. Dans ce cas, certaines planètes pourraient se retrouver sur des orbites désalignées par rapport au reste du système planétaire ou même être capturé par l'étoile perturbatrice."

Combien de dégâts un survol stellaire peut-il faire ?

Dans les régions typiques de formation d'étoiles, les distances comptent. La majorité des étoiles dotées de disques protoplanétaires subissent des survols rapprochés, à moins d'un millier d'unités astronomiques. Cela équivaut à environ la moitié de la distance entre le soleil et le nuage d'Oort dans notre système solaire. Certaines de ces rencontres peuvent vraiment perturber un disque. Par exemple, si une étoile intruse se déplace dans une direction prograde, sur une orbite parabolique qui pénètre dans le disque, elle peut faire suffisamment de dégâts pour modifier la forme du disque. Parfois, les dégâts causés par un intrus provoquent la formation d'un second disque de matière.

C'est en fait ce qui se passe avec la star FU Orionis. Grâce à un survol stellaire rapproché qui s'est écrasé à travers son disque, FU Orionis semble s'éclaircir d'un facteur de mille en environ un an. Et ces perturbations sont également évidentes dans d'autres systèmes plus jeunes.

Lors de certaines rencontres, le disque subit ce qu'on appelle une "troncature de marée". Cela peut supprimer jusqu'à 80 % de la masse du disque. Cela a un effet catastrophique sur la formation des planètes car la rencontre réduit la quantité de matière nécessaire pour former des protoplanètes. De tels survols pourraient également créer des pièges à poussière. Théoriquement, il pourrait s'agir d'endroits où les planétésimaux pourraient se développer, avec suffisamment de temps.

Dans certains cas, un survol rapproché peut disperser des planètes dans des systèmes, voire éjecter une planète. Ceux qui restent pourraient être déplacés sur des orbites rappelant celles de Pluton - excentriques et mal alignées avec le plan du système. (Pour être clair, l'orbite étrange de Pluton n'est pas due à un survol. Il est plus probable que les influences gravitationnelles de Neptune et d'autres planètes géantes aient façonné son orbite étrange.)

Les survols stellaires et notre système solaire

Notre propre système solaire a-t-il connu des survols stellaires lors de sa formation ? C'est une possibilité que Cuello et ses collègues explorent dans leur article. Une telle rencontre dans ou très près de notre nuage de naissance aurait pu façonner la nébuleuse solaire. A terme cela aurait eu une influence sur la taille du disque et sa masse. Il est difficile de savoir combien de fois cela a pu se produire, mais remarquablement, la nébuleuse protosolaire où le soleil est né a été laissée dans une forme assez circulaire et la plupart des planètes se déplacent sur des orbites assez circulaires et régulières.

Cependant, Cuello et son équipe ont conclu que la disposition orbitale du système solaire aurait pu être affectée par la distribution des objets trans-neptuniens (la région juste au-delà de Neptune, où Pluton orbite). Il est également possible qu'une ou plusieurs étoiles aient traversé et perturbé le nuage d'Oort. Les astronomes ont trouvé quelques candidats qu'ils étudient pour voir si cette hypothèse se vérifie.

Certes, notre système solaire a connu d'autres rencontres plus récentes au cours de sa longue histoire. L'étoile de Scholz, par exemple, aurait traversé le nuage d'Oort il y a environ 70 000 ans. Actuellement, cette étoile binaire se trouve à environ 22 années-lumière de nous. Le passage n'a semblé affecter les orbites d'aucune des planètes, mais il a probablement eu un très petit effet sur le nombre d'objets du nuage d'Oort éjectés sur des orbites à longue période autour du soleil. Pourtant, cela reste un exemple utile de l'effet qu'une étoile qui passe peut avoir sur un système planétaire ou un disque protoplanétaire. + Explorer plus loin

Une rencontre rapprochée il y a plus de 10 000 ans a provoqué des spirales dans le disque d'accrétion