La formation des systèmes planétaires : des stratégies de survie

> > La formation des systèmes planétaires : des stratégies de survie ; écrit le: 4 avril 2012 par aboura

Les planètes migrantes s’arrêtent-elles avant de tomber dans l’étoile?

Que quelques planètes finissent englouties par leur étoile ne nous surprendrait pas outre mesure: dans le système solaire, ce sont des choses qui arrivent à certaines comètes. Ce phénomène a d’ailleurs été avancé pour expliquer pourquoi les étoiles à planète contiennent plus d’éléments lourds que les autres. Mais les temps de migration sont excessivement courts : 100000 ans, et même moins pour les migrations de type I ! Cela implique que dès qu’une planète se forme, elle est avalée. Pourtant, nous trouvons des planètes par dizaines…

Pour qu’il y ait migration, il faut qu’il y ait un disque, qu’il soit de gaz ou de planété- simaux. Dès que le disque se dissipe, la migration s’arrête. On peut alors penser que plusieurs générations de planètes se sont succédé dans le disque, toutes mangées les unes après les autres ; seule la dernière, celle qui s’est formée juste avant la dissipation du disque, aurait survécu. Mais on peut également penser à diverses façons d’arrêter la planète dans sa course folle, juste avant qu’elle ne tombe. On remarque d’ailleurs qu’on ne connaît pas de planètes de période de révolution plus courte que 1,2 jour. Le disque protoplané­taire s’arrête probablement à une certaine distance de l’étoile, soit soufflé par son vent, soit par interaction entre le gaz et le champ magnétique de l’étoile. Le méca­nisme qui alimente la migration ne fonc­tionnerait alors plus.

Il faut aussi penser que, tout près de l’étoile, la planète soumise à un champ gravitationnel intense peut perdre de la masse, ou être déformée par effet de marée, deux effets qui arrêtent la chute de la planète. Bref, tous ces phénomènes sont complexes et difficiles à modéliser: pour mieux les comprendre, il faudrait arriver à observer en détail les régions internes des disques, ce qu’on pourra faire avec la nouvelle génération d’instruments, interféromètres infrarouges et radio.

La situation est même plus complexe. En réalité, ce qu’il faut étudier, c’est l’évolution d’un disque contenant plusieurs planètes, et non pas une seule. C’est bien là le cas général, et cela change tout. Les quelques approches numériques du problème suggèrent que certaines des planètes peuvent alors migrer vers l’extérieur! C’est peut-être ce qui s’est passé dans le système solaire pour Uranus et Neptune. Les deux géantes glacées se sont sans doute formées dans la région des géantes gazeuses et se sont ensuite écartées du Soleil, entraînant à leur suite un cortège de planétésimaux qui aurait ainsi donné naissance à la ceinture de Kuiper, cette région située au-delà de l’orbite de Neptune et qui contient des milliards de corps glacés dont certains atteignent les 1000 kilomètres de diamètre. Ces migrations vers la périphérie du système pour­raient également expliquer la présence de planètes géantes à plusieurs dizaines de U.A. de leur étoile, comme cette planète de 5 MJ qui orbite à 55 U.A. de la naine brune 2M1207.

L’exemple du système d’anneaux et de satellites de Saturne montre l’extrême complexité que peut atteindre un système, uniquement sous l’effet de la force de gravité. Dans un disque protoplané­taire, la présence de gaz ne simplifie pas les choses. Ce domaine est donc un sujet de recherche très actif. Parmi une des questions ouvertes, celle de la survie d’éventuelles planètes telluriques : si elles sont entraînées dans le sillage de la planète géante, elles aussi seront happées par l’étoile…

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