La théorie, publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, explique les mystères de longue date entourant l'histoire chimique et la structure du système solaire, notamment la présence d'isotopes rares dans les météorites et l'existence de planétésimaux riches en eau.
Les astronomes ont modélisé les conditions nécessaires à la formation de planétésimaux – les petits corps rocheux ou glacés qui finissent par former des planètes – autour d’une étoile géante, dont la masse est environ deux fois supérieure à celle du Soleil. Ils ont découvert que la matière tombant sur le disque depuis l'espace interstellaire pouvait devenir fortement enrichie en isotopes rares grâce à un processus connu sous le nom de photo-désintégration, dans lequel le rayonnement de haute énergie de l'étoile est absorbé par les éléments, les obligeant à libérer des protons.
Cet enrichissement correspond à la composition des météorites qui ont probablement été livrées sur la Terre primitive depuis au-delà de Neptune, puis recyclées dans le manteau terrestre.
"Les météorites sont nos capsules temporelles pour comprendre l'origine et l'évolution du système solaire", a déclaré l'auteur principal Emily Mace, titulaire d'un doctorat. candidat au Département de physique et d'astronomie.
"Ces isotopes rares nous permettent de retracer le parcours chimique de la matière depuis la naissance de notre système solaire jusqu'aux impacts de météorites qui ont déposé une matière riche en eau au début de l'histoire de la Terre."
Un mystère que le modèle d’étoile géante résout est l’existence de corps riches en eau comme des comètes au-delà de Neptune. Dans le scénario plus conventionnel d'un système solaire se formant autour d'un jeune Soleil, il est difficile pour les espèces volatiles telles que l'eau de se condenser au sein du disque protoplanétaire. Cependant, dans un disque autour d'une étoile géante, le refroidissement se produit si rapidement que les substances volatiles peuvent se condenser au-delà de l'orbite de Neptune pour former des planétésimaux et des comètes riches en eau.
"La présence de planétésimaux riches en eau à de grandes distances de notre jeune Soleil est passionnante car elle signifie que la Terre n'a pas besoin de dépendre uniquement des sources d'eau locales, ce qui permet potentiellement à la vie d'apparaître plus tôt qu'on ne le pensait", a déclaré Mace.
À mesure que l’étoile vieillit et commence à fusionner des éléments plus lourds, elle palpite et perd rapidement de la masse, se transformant finalement en une nébuleuse planétaire. Le rayonnement intense et le vent stellaire de cette phase dispersent la majeure partie du gaz restant dans le disque interne.
"Si vous étiez sur la Terre antique à cette époque, vous pourriez voir d'intenses aurores ultraviolettes au-dessus des pôles et une étoile très brillante dans le ciel nocturne alors que notre étoile hôte palpite et meurt", a déclaré Mace.
Bien que les preuves de l’hypothèse de la bulle restent insaisissables, l’équipe de l’Université de Rochester estime que les futures missions pourraient encore découvrir des traces de l’étoile progénitrice géante. Jusqu'à ce que de grands ensembles de données contenant des mesures isotopiques de planétésimaux distants soient disponibles, la théorie continuera d'évoluer grâce à une modélisation détaillée et à une comparaison avec les observations du système solaire.
