Le Soleil avait-il autrefois des anneaux semblables à Saturne ?

En ce qui concerne l’univers et tous ses mystères, il y a beaucoup de choses que nous savons que nous ne savons pas. Certaines sont mineures et pour la plupart sans conséquence, mais il existe d’autres inconnues cosmologiques qui laissent d’énormes lacunes dans notre compréhension de la façon dont les choses fonctionnent à grande et à petite échelle. La façon dont notre planète a été créée est l’un de ces mystères. Remontons au début lorsque le Soleil n’était qu’un amas de gaz et de poussière pour comprendre comment notre système solaire a pu se former.

Comment se forment les étoiles

La sagesse traditionnelle dit que toutes les étoiles naissent d’immenses nuages ​​de gaz et de poussière en rotation, connus sous le nom de nuages ​​moléculaires, contenant souvent la masse de centaines de millions d’étoiles. L’environnement au sein de ces pépinières stellaires a tendance à être extrêmement turbulent, empêchant tout le gaz et la poussière d’être répartis uniformément dans le nuage moléculaire. Attiré par les forces de gravité, une fois que suffisamment de matière s’est accumulée dans une zone, le nuage commence à se réchauffer et finit par s’effondrer sous son propre poids, créant ce qu’on appelle une protoétoile. Se nourrissant de la matière qui l’entoure, la protoétoile finit par devenir assez chaude et assez grande pour relancer le processus de fusion thermonucléaire.

“Les jeunes protoétoiles prennent du poids en rassemblant de la matière à partir d’un disque dense de gaz et de poussière qui tourbillonne autour d’elles. Mais une fois que les protoétoiles dépassent une certaine taille, l’accrétion est entravée par la lumière qu’elles émettent. Cela peut se produire lorsque la lumière ultraviolette enlève les électrons de atomes dans le disque environnant pour produire un plasma ionisé chaud qui s’évapore de l’étoile, un processus appelé flux photoévaporatif », rapporte Riken.

Un disque de poussière entourant une protoétoile. Source : Nasa

“Des calculs théoriques ont suggéré que ce facteur et les facteurs associés sont trop faibles pour arrêter l’accrétion. Mais il n’y a pas suffisamment de preuves d’observation pour étayer cela, notamment parce que les protoétoiles les plus massives sont rares et très éloignées de la Terre.”

Maintenant, dans un nouvel article, récemment publié dans Nature Astronomy, des chercheurs ont fait une découverte qui pourrait aider à faire la lumière sur les premiers jours de notre système solaire, de la formation du Soleil à la naissance des planètes, et finalement pourquoi la Terre est le façon dont il est – formé juste au bon endroit et au bon moment pour le rendre habitable.

Présentation de l’IRS 63

IRS 63 est une protoétoile située à environ 470 années-lumière de la Terre dans la constellation d’Ophiuchus. On estime qu’il n’a qu’un demi-million d’années environ, mais il se trouve que c’est l’une des protoétoiles les plus jeunes et les plus brillantes pour son âge dans ce qui est essentiellement notre voisinage stellaire.

La protoétoile est entourée d’un énorme nuage de gaz et de poussière qui est plus grand que la plupart des étoiles de son âge. Le disque a une taille d’environ 50 UA. Pour le contexte, une unité astronomique est la distance moyenne entre notre planète et le Soleil, une unité est de 93 millions de miles (150 millions de kilomètres).

“La taille du disque est très similaire à celle de notre propre système solaire. Même la masse de la protoétoile est juste un peu inférieure à celle de notre soleil”, a déclaré le responsable d’une étude sur IRS 63 – un astronome originaire de l’Institut Max Planck pour Physique extraterrestre à Garching, en Allemagne, a déclaré Dominique Segura-Cox.

L’équipe a décidé de pointer l’Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array (ALMA), connu comme l’un des télescopes les plus pointus et les plus puissants pour l’étude des ondes radio, vers l’objet et ils ont découvert qu’il avait lacunes et anneaux dans le disque, ce qui indique la formation de planètes. L’une des lacunes, la plus interne, est située à environ 19 unités astronomiques du centre du disque et est estimée à 3,2 UA de large. L’écart le plus à l’extérieur est un peu plus grand. Situé à 37 UA du cœur de la protoétoile, il mesure 4,5 UA de large.

Les anneaux sont très brillants. L’un est à 27 UA du noyau de la protoétoile et a une taille de 6 UA. L’autre est à 51 UA du centre de l’étoile en fleur et est estimée à environ 13 UA de largeur. Nos modèles sur la façon dont les étoiles finissent par créer des planètes disent que les planètes se forment de la même manière que les étoiles. La gravité rassemble des amas de gaz et de poussière, siphonnant le gaz et la poussière des éléments qui ont fusionné au fur et à mesure que la protoétoile produisait des éléments de plus en plus lourds.

Naturellement, il est logique que les lacunes dans les disques de débris puissent être le résultat de la gravité qui attire le gaz et la poussière ensemble, creusant des espaces à mesure que la matière s’accumule lentement et devient des protoplanètes. Si tel était le cas pour IRS 63, les astronomes pensent que l’écart le plus profond pourrait être dû à la formation d’une planète avec environ la moitié de la masse de Jupiter.

“Les anneaux du disque de l’IRS 63 sont si jeunes. Nous avions l’habitude de penser que les étoiles entraient d’abord dans l’âge adulte et étaient les mères des planètes qui sont venues plus tard, mais maintenant nous voyons que les protoétoiles et les planètes grandissent et évoluent ensemble depuis les premiers temps, comme des frères et sœurs. , ” déclare Segura-Cox.

“Les anneaux dans le disque de l’IRS 63 sont de vastes accumulations de poussière, prêtes à se combiner en planètes. Cependant, même après que la poussière se soit agglutinée pour former un embryon de planète, la planète encore en formation pourrait disparaître en spirale vers l’intérieur et être consommée. Si les planètes commencent à se former très tôt et à de grandes distances de la protoétoile, elles pourraient mieux survivre à ce processus », a ajouté le Dr Anika Schmiedeke, également de l’Institut Max Planck pour la physique extraterrestre.

Qu’est-ce que cela signifie pour notre système solaire ?

Dotée de la connaissance que les planètes et les étoiles pourraient se développer les unes à côté des autres, cette recherche a des implications importantes pour notre compréhension de la façon dont notre système solaire a vu le jour.

Dans le disque de l’IRS 63 se trouvent environ 150 masses terrestres de matière. De plus, on pense qu’il faut au minimum 10 masses terrestres de matière pour qu’une protoplanète commence à rassembler suffisamment de gaz et de poussière pour former inévitablement une géante gazeuse. Yichen Zhang du RIKEN Star and Planet Formation Laboratory a étudié une autre protoétoile qui nous a donné un aperçu de la façon dont les protoplanètes deviennent suffisamment grandes pour devenir des géantes gazeuses, et c’est un peu plus compliqué que nous ne le pensions autrefois.

Le Soleil perd de la masse.  Et une fois présenté des anneaux de type Saturne ?
Un regard sur la façon dont les anneaux de poussière ont pu former des planètes dans notre système solaire. Source : Centre de vol spatial Goddard de la NASA / Mary Pat Hrybyk-Keith

Selon RIKEN, “Leurs observations ont montré que le gaz atteint des températures d’environ 10 000 degrés Celsius et se déplace à environ 30 kilomètres par seconde. Cela suggère que la région en forme de sablier est remplie de gaz ionisé qui a été lancé loin du disque de la protoétoile par ionisation dirigée par la lumière.”

Quant à IRS 63, “Ces anneaux et lacunes suggèrent que nous voyons les premières preuves de la formation de planètes, et que les planètes commencent certainement à se former au cours du premier demi-million d’années, et probablement au cours des 150 000 premières années, les planètes, en particulier les planètes comme[{“>Jupiter, started their own formation at one of the earliest stages of the star formation process,” says Ian Stephens, an astronomer from the Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian (CfA)

Astronomical observations reveal that protoplanetary disks around young stars commonly have ring- and gap-like structures in their dust distributions. These features are associated with pressure bumps trapping dust particles at specific locations, which simulations show are ideal sites for planetesimal formation. Here we show that our Solar System may have formed from rings of planetesimals—created by pressure bumps—rather than a continuous disk,” the Nature Astronomy paper further notes.
We still have a way to go before we have a complete understanding of how Earth-like planets and gas-giants form, but these pieces of research have helped tremendously. We need to study more protoplanets in the midst of formation.

.

Leave a Comment