Jupiter, la plus grande planète du système solaire, peut sembler tout à fait étrangère du point de vue d’un Terrien. Elle n’a pas de surface solide immédiate, mais est plutôt une géante gazeuse, largement composée d’hydrogène et d’hélium. Son atmosphère est si dense que d’énormes tempêtes, plusieurs fois la taille de la Terre, telles que celle contenue dans sa Tache rouge géante, persistent pendant des siècles.
Mais malgré sa composition bizarre comparée à celle de la Terre, les planètes semblables à Jupiter sont en fait extrêmement communes dans la galaxie. En effet, les astronomes observent des géantes gazeuses de composition similaire partout où ils regardent. On pense que la raison pour laquelle les mondes semblables à Jupiter sont si courants est que la plupart des systèmes solaires comme le nôtre se forment de manière similaire. Notre système solaire a commencé sa vie sous la forme d’un nuage de gaz et de poussière en rotation, en forme de disque ; en son point central, une partie du gaz s’est lentement accrétée en une étoile (notre soleil) ; d’autres morceaux de gaz et de poussière se sont accrétés en petits cailloux qui sont devenus de gros cailloux, qui se sont finalement accumulés en planètes.
À partir de là, notre système solaire – et d’autres similaires, comme nous l’avons observé – a connu une évolution similaire : la pression radiative du soleil a poussé les gaz légers comme l’hydrogène et l’hélium vers l’extérieur du système solaire, où ils se sont accumulés autour des objets les plus éloignés. C’est ce qui donne au système solaire son aspect intéressant, avec des planètes intérieures rocheuses dotées d’une légère atmosphère de gaz plus lourds comme l’azote, le dioxyde de carbone et l’oxygène, et des planètes extérieures dotées (nous le supposons) d’un noyau rocheux et d’une énorme enveloppe d’hydrogène et d’hélium gazeux.
Tout cela est relativement bien compris. Mais l’étape initiale de la formation des planètes – le passage d’un nuage diffus de gaz et de poussière à un système solaire avec une étoile centrale et des mondes rocheux et/ou gazeux répartis en chaîne – est un peu plus floue.
Ainsi, pour les planètes gazeuses comme Jupiter, la théorie dominante quant à leur origine est connue sous le nom d'”accrétion du noyau”, un processus similaire à la formation des planètes terrestres comme la Terre. Dans cette théorie, une planète subit un processus en deux étapes où le noyau est formé par de multiples collisions entre des planétésimaux, qui sont essentiellement des morceaux de poussière cosmique.
Cependant, une théorie longtemps débattue sur la façon dont les planètes comme Jupiter se forment est connue sous le nom d'”instabilité du disque”. Dans cette théorie, les scientifiques supposent qu’une planète comme Jupiter se forme lorsqu’une partie d’un disque circumstellaire devient suffisamment dense et froide pour être vulnérable à un effondrement gravitationnel. Selon la théorie, cela peut entraîner la formation d’une “protoplanète” gazeuse, qui est essentiellement un embryon de planète. Mais jusqu’à présent, les scientifiques n’ont pas été en mesure d’observer directement un tel processus.
Lundi, une étude publiée dans l’édition du 4 avril de Nature Astronomy montre que le télescope spatial Hubble a directement photographié les preuves d’une protoplanète – appelée AB Aurigae – passant par un “processus intense et violent”. Les scientifiques pensent qu’il s’agit d’une preuve qui soutient directement la théorie de la formation des planètes par “instabilité du disque”.
“Cette nouvelle découverte est une preuve solide que certaines planètes géantes gazeuses peuvent se former par le mécanisme d’instabilité du disque”, a déclaré Alan Boss de la Carnegie Institution of Science à Washington, dans un communiqué de presse. “Au final, c’est la gravité qui compte, car les restes du processus de formation des étoiles finiront par être rassemblés par la gravité pour former des planètes, d’une manière ou d’une autre.”
Les scientifiques estiment que la planète nouvellement formée est neuf fois plus massive que Jupiter. Elle tourne autour de son étoile hôte à une distance de 8,6 milliards de kilomètres. Pour mettre cela en perspective, les scientifiques estiment que cette planète est plus de deux fois plus éloignée de son étoile hôte que Pluton ne l’est de notre Soleil. En raison de la distance qui la sépare de son étoile hôte, les chercheurs ont conclu que la seule façon dont une planète peut se former à une telle distance est par l’instabilité du disque.
La nouvelle analyse provient des données recueillies par deux instruments distincts du télescope Hubble : le spectrographe imageur du télescope spatial et la caméra infrarouge proche et le spectrographe multi-objets.
“L’interprétation de ce système est extrêmement difficile”, a déclaré Thayne Currie, chercheur principal de l’étude, dans un communiqué de presse. “C’est l’une des raisons pour lesquelles nous avions besoin de Hubble pour ce projet – une image propre pour mieux séparer la lumière du disque et de toute planète.”
M. Currie a déclaré que la découverte est en partie due aux instruments du télescope spatial Hubble, mais aussi en partie grâce à la longévité du télescope. Hubble a été lancé en orbite basse de la Terre en 1990 et n’a jamais cessé de fonctionner depuis.
En raison de l’immense distance qui le séparait de son étoile hôte, l’objet était si faible et si lent que les scientifiques n’étaient pas convaincus, au début, que B Aurigae b était une étoile de l’espace.planète.
“Nous ne pouvions pas détecter ce mouvement de l’ordre d’un an ou de deux ans”, a déclaré Currie. “Hubble a fourni une référence temporelle, combinée aux données de Subaru, de 13 ans, ce qui était suffisant pour pouvoir détecter le mouvement orbital.”
Les scientifiques affirment que la compréhension de la formation de planètes comme Jupiter leur permettra de mieux comprendre comment notre propre système solaire a été créé.
“La nature est intelligente, elle peut produire des planètes de différentes manières”, a déclaré Currie.
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