Illustration d'ordinateur d'une étoile binaire. Crédit d'image: Carnegie Institution. Cliquez pour agrandir.
De nouveaux travaux théoriques montrent que la formation de planètes géantes gazeuses peut se produire autour d'étoiles binaires de la même manière qu'elle se produit autour d'étoiles simples comme le Soleil. Le travail est présenté aujourd'hui par le Dr Alan Boss du Département de magnétisme terrestre (DTM) de la Carnegie Institution lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Washington, DC. Les résultats suggèrent que les planètes géantes gazeuses, comme Jupiter, et les planètes semblables à la Terre habitables pourraient être plus répandues qu'on ne le pensait auparavant. Un article décrivant ces résultats a été accepté pour publication dans le Astrophysical Journal.
«Nous avons tendance à nous concentrer sur la recherche d'autres systèmes solaires autour des étoiles, tout comme notre Soleil», explique Boss. "Mais nous apprenons que des systèmes planétaires peuvent être trouvés autour de toutes sortes d'étoiles, des pulsars aux nains M avec seulement un tiers de la masse de notre Soleil."
Deux étoiles sur trois dans la Voie lactée font partie d'un système binaire ou à plusieurs étoiles, dans lequel les étoiles orbitent les unes avec les autres avec des séparations qui peuvent aller de presque en contact (binaires proches) à des milliers d'années-lumière ou plus (binaires larges). La plupart des binaires ont des séparations similaires à la distance du Soleil à Neptune (~ 30 UA, où 1 UA = 1 unité astronomique = 150 millions de kilomètres - la distance de la Terre au Soleil).
Il n'est pas clair si la formation de systèmes planétaires pourrait se produire dans des systèmes d'étoiles binaires typiques, où les fortes forces gravitationnelles d'une étoile pourraient interférer avec les processus de formation des planètes autour de l'autre étoile, et vice versa. Des travaux théoriques antérieurs avaient suggéré, en fait, que les étoiles binaires typiques ne seraient pas en mesure de former des systèmes planétaires. Cependant, les chasseurs de planètes ont récemment trouvé un certain nombre de planètes géantes gazeuses en orbite autour d'étoiles binaires avec une gamme de séparations.
Boss a découvert que si le chauffage par choc résultant des forces gravitationnelles de l'étoile compagnon est faible, les planètes géantes à gaz peuvent se former dans des disques formant des planètes de la même manière qu'elles le font autour d'étoiles simples. Le disque de formation de planète resterait suffisamment froid pour que les grains de glace restent solides et permettraient ainsi la croissance des noyaux solides qui doivent atteindre une taille de masse terrestre multiple pour que le mécanisme conventionnel de formation de planète géante gazeuse (accrétion de noyau) réussisse.
Les modèles de Boss montrent encore plus directement que le mécanisme alternatif pour la formation de planètes géantes gazeuses (instabilité du disque) peut se dérouler aussi bien dans les systèmes d'étoiles binaires que autour d'étoiles simples, et peut même être encouragé par les forces gravitationnelles de l'autre étoile . Dans les nouveaux modèles de Boss, le disque de formation de planète en orbite autour de l'une des étoiles est rapidement entraîné pour former des bras spiraux denses, dans lesquels se forment des amas de gaz et de poussière auto-gravitant et commencent le processus de rétrécissement aux tailles planétaires. Le processus est incroyablement rapide, nécessitant moins de 1000 ans pour que des touffes denses se forment dans un disque autrement sans particularité. Il y aurait beaucoup de place pour que les planètes semblables à la Terre se forment plus près de l'étoile centrale après la formation des planètes géantes gazeuses, de la même manière que notre propre système planétaire se serait formé.
Boss souligne: "Ce résultat peut avoir de profondes implications en ce qu'il augmente la probabilité de formation de systèmes planétaires ressemblant aux nôtres, car les étoiles binaires sont la règle dans notre galaxie, pas l'exception." Si les étoiles binaires peuvent abriter des systèmes planétaires composés de planètes géantes gazeuses extérieures et de planètes semblables à la Terre, alors la probabilité que d'autres mondes habitables deviennent soudainement environ trois fois plus probables - jusqu'à trois fois plus d'étoiles pourraient être des hôtes possibles pour les systèmes planétaires similaire à la nôtre. Les plans de la NASA pour rechercher et caractériser des planètes semblables à la Terre au cours de la prochaine décennie seraient alors beaucoup plus susceptibles de réussir.
L'une des questions clés restantes sur les modèles théoriques est la quantité correcte de chaleur de choc à l'intérieur du disque formant la planète, ainsi que la question plus générale de la vitesse à laquelle le disque est capable de se refroidir. Boss et d'autres chercheurs travaillent activement à mieux comprendre ces processus de chauffage et de refroidissement. Compte tenu des preuves d'observation croissantes pour les planètes géantes gazeuses dans les systèmes d'étoiles binaires, les nouveaux résultats suggèrent que le chauffage par choc dans les disques binaires ne peut pas être trop important, ou il empêcherait la formation de planètes géantes gazeuses.
Source d'origine: communiqué de presse Carnegie
