Comment se forment les planètes ? – Atlas du monde

Au cours des 30 dernières années, les scientifiques ont découvert plus de 4 000 planètes dans la Voie lactée. Les données montrent que chaque étoile est accompagnée d’une ou plusieurs planètes, ce qui signifie que la formation des planètes est probablement une partie naturelle de la formation des étoiles. On pensait autrefois que le processus de formation des planètes était si rare que seul le soleil avait des planètes, mais il est maintenant entendu qu’il y a probablement plus de planètes que d’étoiles. Comment les planètes se forment-elles autour des étoiles ?

Comment obtenir des matériaux pour les planètes

La nébuleuse du crabe est un vestige d’une supernova formée après l’explosion d’une étoile massive à la NASA

Comme une grande partie de la science, toute notre intuition intelligente peut être perdue. Aussi étrange que cela puisse paraître, les plus grandes étoiles ont en fait une durée de vie plus courte que les plus petites. Ce n’est pas la différence de quelques millions d’années, par exemple. Les plus petites étoiles, appelées naines rouges, peuvent vivre des centaines de milliards, voire des billions d’années. Ce sont des estimations approximatives car leur durée de vie est si longue qu’il n’y a pas de naines rouges à l’ancienne dans tout l’univers. Bien qu’elles contiennent beaucoup plus d’hydrogène que les étoiles plus petites, les plus grosses étoiles existent en moyenne depuis moins de 100 millions d’années, ce qui est une durée de vie relativement courte, étant donné que les naines rouges peuvent vivre par milliers de milliards. Fait intéressant, la durée de vie des étoiles n’est pas déterminée par la quantité d’hydrogène, mais par la vitesse à laquelle cet hydrogène fond en éléments plus lourds. La température centrale des étoiles les plus massives est beaucoup plus élevée, elles brûlent donc les réserves d’hydrogène beaucoup plus rapidement que les étoiles plus légères. Bien qu’il semble triste que les étoiles les plus brillantes vivent vite et meurent jeunes, notre soleil et les planètes elles-mêmes ne seraient pas là s’ils ne l’étaient pas.

La température nucléaire plus élevée des étoiles massives signifie qu’elles peuvent créer des éléments lourds d’une bien plus grande diversité dans leur noyau que les étoiles de faible masse. De nombreux métaux, tels que le magnésium et le fer, proviennent d’étoiles de grande masse. Lorsqu’une étoile massive épuise son approvisionnement en hydrogène et en alourdit la majeure partie, l’étoile commence à s’effondrer sous sa gravité. Cela se produit généralement dès que le fer se forme dans le noyau de l’étoile, car la fusion du fer en éléments plus lourds consomme plus d’énergie qu’il n’en est libéré. Le fer absorbe l’énergie de l’étoile, ne contribuant pas aux réserves de l’étoile. Lorsqu’une étoile s’effondre, ses couches externes rebondissent sur le noyau et explosent avec une puissante explosion de supernova. Pendant la supernova, l’énergie libérée peut dépasser l’énergie totale de toutes les autres étoiles de la galaxie, ce qui en fait l’un des événements les plus brillants de l’espace. L’énergie est si intense que le fer peut être fondu en des éléments encore plus lourds tels que l’or et l’argent en très peu de temps.

Sans les explosions de supernova, les éléments lourds des étoiles massives n’auraient pas pu être dispersés dans l’espace. Enfin, le même matériau qui formait autrefois une étoile massive est utilisé pour former une toute nouvelle étoile avec son propre système solaire. Sur la base de la composition du soleil, les astronomes pensent que notre étoile est une étoile de deuxième ou troisième génération, ce qui signifie qu’une ou deux étoiles sont entrées dans la supernova avant notre soleil afin que celle-ci et ses planètes puissent se former.

De la poussière d’étoiles à la planète

Nébuleuse d'Orion
La nébuleuse d’Orion est une vaste région de formation d’étoiles où les scientifiques ont découvert un certain nombre de systèmes solaires émergents, NASA

Comment arrive-t-on aux planètes à partir de la poussière d’étoiles ? Ce processus était et restera quelque peu mystérieux. Lorsqu’une étoile se forme, un disque géant d’étoiles se forme autour d’elle, appelé disque protoplanétaire. Les planètes et leurs lunes commencent à se former dans ce disque étoilé en rotation. Pendant des décennies, les astronomes avaient en fait supposé que notre soleil était unique car on pensait qu’il était la seule étoile envoyée par les planètes. La raison en était que tous les processus que les astronomes pouvaient déterminer étaient tout simplement trop peu susceptibles de se produire autour d’autres étoiles. En 1996, cependant, les astronomes ont rapporté une confirmation de la première planète trouvée en orbite autour d’une étoile autre que notre soleil. Cette découverte a été suivie de deux décennies de recherches intensives sur les exoplanètes, qui ont montré que chaque étoile que nous voyons est susceptible d’avoir ses propres planètes.

Les télescopes ont trouvé et confirmé l’existence de disques de formation de planètes autour de jeunes étoiles dans les régions stellaires. Bien que ces découvertes aient confirmé que les planètes se sont formées autour des étoiles dans le matériau du disque, les observations qui en ont résulté ont soulevé plus de questions qu’elles n’ont répondu. À savoir, il s’est avéré que les disques protoplanétaires n’ont pas tendance à exister pendant très longtemps (au sens astronomique). En moyenne, un disque protoplanétaire n’existe que 10 millions d’années avant de se dissiper dans l’espace environnant ou de tomber sous une étoile. Cela signifie que le système solaire doit se former dans une fenêtre de 10 millions d’années, ce qui est peu de temps, d’autant plus que les processus géologiques sur de nombreuses planètes peuvent prendre plus de temps à apparaître. Maintenant, c’était un problème de comprendre comment la poussière d’étoiles pouvait créer tout un système solaire dans cette fenêtre.

Le modèle actuel de formation des planètes est simple et direct. Cela commence par de petites particules de poussière en orbite autour de l’étoile. La gravité entre ces petites particules est insuffisante pour les contracter pour former des objets plus gros, de sorte que les premières grosses roches doivent être maintenues ensemble par une force électrostatique pour les former. Les particules de poussière ont une charge électrique ; ainsi, les personnes chargées négativement attirent les personnes chargées positivement et vice versa. Cependant, la force électrostatique n’est pas suffisante dès que les objets deviennent trop grands. Heureusement, nous avons la gravité pour prendre le relais dès que cela arrive. Au fur et à mesure que les objets deviennent suffisamment gros pour la gravité, la croissance des planètes devient exponentielle à mesure que des objets plus massifs entrent en collision et se collent les uns aux autres, augmentant leur attraction gravitationnelle et attirant plus de matière. Dès que les planètes sont formées, un nouveau processus commence, que le disque protoplanétaire d’origine reste intact ou non.

Collisions planétaires

Même dans notre système solaire, les astronomes pensent qu’il a peut-être autrefois abrité une centaine de planètes ou plus issues d’un disque protoplanétaire. Nous n’avons plus autant de planètes autour du Soleil, et c’est parce que les planètes ont dû entrer en collision les unes avec les autres pour former les planètes actuelles. En général, les planètes plus grandes ont tendance à avaler des planètes plus petites lors d’une collision, ce qui rend les planètes plus grandes encore plus grandes. On pense que toutes les planètes de notre système solaire sont passées par ce processus, les géantes gazeuses entrant inévitablement en collision et absorbant plus de planètes que leurs homologues rocheuses. Même la Terre a dû survivre à la grande collision qui, selon les astronomes, a provoqué la formation de notre Lune. Il y a environ 4,5 milliards d’années, la jeune Terre était sur une trajectoire de collision avec une planète de la taille de Mars appelée Theia. Parce que les deux planètes étaient toutes deux relativement grandes l’une par rapport à l’autre, la jeune Terre risquait de se briser. Cependant, la terre a eu de la chance et Theia est entrée en collision juste au bon angle, ne brisant qu’une partie de notre monde et envoyant la matière en orbite. Dans peu de temps, il y aurait probablement eu un anneau sur l’orbite terrestre, les débris de la planète qui auraient finalement formé notre Lune.

Leave a Comment