Des chercheurs montrent dans le cadre d’une étude de simulation que les jeunes planètes pourraient ne pas être sphériques à leur plus jeune âge, contrairement à ce que l’on pensait jusqu’ici. Dans leurs premiers stades de formation, elles afficheraient davantage une forme aplatie, suggérant une révision de notre compréhension de l’évolution des corps planétaires.
Traditionnellement, il est admis que les planètes se forment selon la théorie de l’accrétion par le noyau, un processus dans lequel des particules de poussière cosmiques se rassemblent lentement et s’agglutinent pour former des corps plus grands. Cette vision suggère que, au fil du temps, ces agrégats de matière attirent davantage de matière, croissant progressivement jusqu’à devenir des planètes. Ce modèle met l’accent sur une accumulation graduelle et systématique, partant de minuscules grains jusqu’à atteindre la masse planétaire définitive.
Cependant, une nouvelle étude menée par l’Université de Central Lancashire propose une perspective différente, basée sur la « théorie de l’instabilité du disque ». Disponible sur arXiv en attente de publication dans la revue Astronomy & Astrophysics Letters, la recherche suggère que les jeunes planètes pourraient adopter une forme aplatie, semblable à celle des bonbons au chocolat Smarties, au lieu de la sphéricité présumée.
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Cette découverte, issue de simulations informatiques avancées, propose donc un nouveau modèle pour expliquer la formation des géantes gazeuses et pourrait influencer notre compréhension des mécanismes sous-jacents à l’origine des systèmes planétaires.
Des protoplanètes en formes de Smarties ?
L’équipe, de l’Institut Jeremiah Horrocks de mathématiques, physique et astronomie de l’UCLan, a utilisé des simulations informatiques pour modéliser la formation des planètes selon la théorie de l’instabilité des disques, suggérant que les protoplanètes se forment dans des délais courts à partir de la rupture de grands disques rotatifs de gaz dense en orbite autour de jeunes étoiles.
En adoptant cette approche, l’équipe a déterminé les propriétés des planètes, les a comparées aux observations et a examiné le mécanisme de formation des planètes géantes gazeuses. Les chercheurs se sont concentrés sur l’étude de la forme des jeunes planètes et sur la manière dont ces dernières pourraient devenir de grandes planètes géantes gazeuses, encore plus grandes que Jupiter. Ils ont également examiné les propriétés des planètes se formant dans diverses conditions physiques, telles que la température ambiante et la densité des gaz.
En tournant, ces disques subissent des instabilités gravitationnelles qui conduisent à leur fragmentation et, par conséquent, à la formation de protoplanètes avec une forme élargie au niveau de l’équateur. Cette révélation a des implications profondes pour notre compréhension de la cosmogonie planétaire. Jusqu’à présent, la théorie de l’accrétion de cœur était largement acceptée pour décrire l’origine des planètes, y compris les géantes gazeuses telles que Jupiter.
Le Dr Dimitris Stamatellos, co-auteur de l’étude, déclare dans un communiqué : « Nous étudions la formation des planètes depuis longtemps, mais jamais auparavant nous n’avions pensé à vérifier la forme des planètes au fur et à mesure qu’elles naissent dans les simulations. Nous avions toujours supposé qu’elles étaient sphériques ».
Quelles conséquences pour notre compréhension de l’Univers ?
La confirmation observationnelle de la forme aplatie des jeunes planètes pourrait répondre à la question cruciale sur la façon dont les planètes se forment, en pointant vers le modèle d’instabilité de disque, actuellement moins favorisé, plutôt que vers la théorie standard de la formation par accrétion du noyau.
Cette caractéristique morphologique inattendue fournit une clé explicative aux mystères entourant les exoplanètes géantes situées à des distances considérables de leur étoile hôte. La théorie par accrétion peine à expliquer comment de telles planètes peuvent acquérir suffisamment de matière pour atteindre leur taille massive dans des zones éloignées, où les matériaux nécessaires à leur croissance sont moins abondants. Les chercheurs ont également découvert que les nouvelles planètes se développent à mesure que de la matière se dirige vers elles, principalement depuis leurs pôles, plutôt que depuis l’équateur.
Ceci met en lumière l’importance des observations angulaires dans l’étude des protoplanètes. La forme d’une jeune planète peut drastiquement influencer son apparence et les mesures de ses propriétés, telles que la luminosité ou le spectre, en fonction de l’angle sous lequel elle est observée. Une protoplanète vue de côté présente une silhouette élargie, tandis que la même planète observée depuis son pôle apparaît plus circulaire. Cette variabilité pose des défis et des opportunités pour les astronomes, qui doivent désormais tenir compte de l’orientation spatiale des objets célestes lors de l’interprétation des données.
Pour approfondir ces découvertes, les scientifiques développent des simulations informatiques plus précises. Ils veulent voir comment l’environnement influence la forme des planètes et analyser leur composition chimique. Ces recherches préparent le terrain pour des observations futures avec le télescope James Webb.