Les survols stellaires laissent une empreinte durable sur les systèmes planétaires nouvellement formés

Quel est le point commun entre UX Tauri, RW Aurigae, AS 205, Z CMajor et FU Orion ? Ce sont de jeunes systèmes stellaires qui ont des disques où les planètes peuvent se former. Ces disques semblent avoir 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 de planètes dans des disques ? Que font-ils? Cela se produit-il également sur d’autres systèmes ? Et notre propre système solaire a-t-il fait une étrange rencontre dans sa jeunesse ?

Certaines des réponses se trouvent dans une étude de Nicolás Cuello, un astronome de l’Université Grenoble Alpes qui dirige une équipe qui étudie le rôle des survols interstellaires. Dans un article récent, ils discutent des processus par lesquels passent ces systèmes. Ils ont étudié la possibilité que toute plaque subisse des échecs/impacts et ont classé les types de collisions. L’équipe a également étudié l’ensemble de disques pour comprendre ce qui se passe lors de chaque type de rencontre et a étudié les effets des survols sur la formation des planètes dans d’autres systèmes. Enfin, ils ont enquêté sur les indices possibles d’un survol que notre propre système solaire aurait pu connaître.

Alerte intrus ! Disque attaqué !

Tout commence lorsque les étoiles naissent dans des nuages ​​de gaz et de poussière. Le processus crée des lots de jeunes étoiles chaudes qui s’agglutinent. Au fil du temps, certains de ces clusters se dissipent. Lorsque les étoiles quittent leurs nids, elles peuvent passer à proximité d’autres systèmes, provoquant des perturbations dans les disques de formation de planètes. Cuello et son équipe ont conclu que les rencontres rapprochées perturbent ou même perturbent ces disques à un moment donné de leur évolution.

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FU dans Orion et la nébuleuse associée. Il est probable que la nébuleuse ait été perturbée par le survol et que son éclaircissement soit une des conséquences de l’événement. Crédit image : ESO

“Les survols et les rencontres stellaires se produisent plus fréquemment que prévu auparavant”, a déclaré Cuello dans une conversation par e-mail. “Ceux-ci sont susceptibles de se produire 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, ce qui modifie les conditions initiales de formation des planètes. Ceci doit donc être pris en compte dans nos modèles.

Selon Cuello, les survols ne sont pas très rares. “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 d’elles) peuvent voler au cours de leur vie. Dans ce cas, certaines planètes peuvent finir avec le reste une orbite incorrecte par rapport au système planétaire ou même être capturé par une étoile inquiétante.

Combien de dégâts Stellar Flyby peut-il faire ?

Dans les régions typiques de formation d’étoiles, les distances comptent. La plupart des étoiles avec des disques protoplanétaires volent à proximité – 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 le disque. Par exemple, si une étoile intrusive se trouve sur une orbite parabolique avant qui pénètre dans le disque, elle peut faire suffisamment de dégâts pour modifier la forme du disque. Parfois, les dommages causés à l’envahisseur provoquent la formation d’un autre disque de matériau.

C’est en fait ce qui arrive à l’étoile FU dans Orion. Grâce à une étoile dense tombant à travers ce disque, FU dans Orion semble s’éclairer environ mille fois par an. Et de telles perturbations apparaissent également dans d’autres jeunes systèmes.

Une galerie de candidats de passage perturbés par le passage des étoiles s’affiche dans la lumière diffuse. Images : François Ménard (ISO-Oph 2, DO Tau, RW Aur et FU Ori, Iain Hammond), Nicolas Cuello, Daniel J. Price.

Lors de certaines expositions, le disque subit ce que l’on appelle la troncature de marée. Il peut retirer 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 contournements peuvent également créer des pièges à poussière. En théorie, il pourrait s’agir d’endroits où les planétésimaux pourraient donner suffisamment de temps.

Dans certains cas, les survols rapprochés peuvent disperser des planètes dans des systèmes ou même éjecter une planète. Les traînards peuvent être placés sur des orbites rappelant Pluton – excentriques et désalignées avec le plan du système. (Pour être clair, l’étrange orbite de Pluton n’est pas due à un survol. Il est plus probable que les effets gravitationnels de Neptune et d’autres planètes géantes aient façonné son étrange orbite.)

Stellar Flybys et notre système solaire

Notre propre système solaire a-t-il connu des survols stellaires lors de sa formation ? Cette possibilité est explorée par Cuello et ses collègues dans leur article. Une telle rencontre dans ou près de notre nuage de naissance peut avoir formé la nébuleuse solaire. En fin de compte, cela aurait affecté la taille du disque et sa masse. Il est difficile de savoir combien de fois cela s’est produit, mais il est à noter que la nébuleuse protosolaire où le Soleil est né est restée assez circulaire et que la plupart des planètes se déplacent sur des orbites régulières assez circulaires.

Système solaire en cours
Vue d’artiste d’un système solaire primitif en devenir. Les étoiles qui passaient ont peut-être contribué à façonner les nuages ​​​​de naissance des planètes. Crédits : NASA/JPL-Caltech

Mais Cuello et son équipe ont conclu que la disposition orbitale du système solaire peut avoir affecté la distribution des objets trans-neptuniens (la région juste derrière 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 est vraie.

Certes, notre système solaire a connu d’autres rencontres plus récentes au cours de sa longue histoire. Par exemple, l’étoile de Scholz aurait traversé le nuage d’Oort il y a environ 70 000 ans. Cette étoile jumelle est actuellement 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 qui ont été lancés sur des orbites de longue période autour du Soleil. Cependant, c’est toujours un exemple utile de l’effet qu’une étoile en transit peut avoir sur un système planétaire ou un disque protoplanétaire.

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Rencontres rapprochées : comment les survols stellaires façonnent les disques de formation des planètes

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