La formation de planètes géantes autour d’étoiles peu massives, les naines rouges, pourrait être plus rapide que ce que l’on pensait. Une équipe de scientifiques a expliqué pourquoi dans une étude publiée le 22 janvier 2020 au sein de la revue Astronomy & Astrophysics.
« Les naines rouges de type M sont les étoiles les plus communes dans la galaxie et leur étude est donc importante, particulièrement pour la formation des étoiles », écrivent les auteurs. Les naines rouges font entre 10 et 50 % la taille de notre Soleil, peut-on lire dans un communiqué qui accompagne la publication de l’étude. Les planètes découvertes en orbite autour de ce type d’étoiles peuvent avoir des masses très différentes les unes par rapport aux autres : elle peuvent être comparables à celle de la Terre ou représenter jusqu’à 13 fois la masse de Jupiter. « Une fraction de ces planètes (environ 30 %) sont des géantes gazeuses d’une masse supérieure à celle de Jupiter », détaillent les auteurs.
Comment se forment les planètes ?
La formation des planètes est généralement expliquée à partir de deux scénarios.
- Le modèle d’accrétion de cœur (ou modèle du cœur solide) : « Les particules de poussière coagulent en agrégats progressivement plus grands jusqu’à ce qu’un noyau solide se forme ». Dans ce cas, il faut quelques millions d’années pour que des planètes géantes se forment.
- Le modèle d’instabilité du disque : les planètes se forment « par la fragmentation gravitationnelle des jeunes disques protostellaires » (d’une étoile en formation). Dans cette version, les planètes géantes se forment en quelques milliers d’années.
Or, les chercheurs soulignent qu’aucun de ces deux scénarios ne semble convenir pour expliquer la présence de planètes massives situées sur des orbites larges autour de naines rouges de type M. Parce que leur taille est relativement petite, ces étoiles ne semblent pas posséder suffisamment de matière autour d’elles pour pouvoir donner naissance à des planètes géantes.
Et si ces disques avaient été plus massifs ?
L’hypothèse des scientifiques est la suivante : « Il est cependant possible que ces disques aient été plus massifs pendant leurs phases précoces, peut-être suffisamment pour que l’instabilité du disque fonctionne et forme des planètes géantes rapidement ». Pour la vérifier, ils ont réalisé des simulations à l’aide du superordinateur DiRAC (Distributed Research using Advanced Computing), utilisé au Royaume-Uni dans les domaines de la physique des particules ou de l’astronomie.
Ces simulations permettent aux chercheurs de conclure qu’il est bien possible que des planètes géantes puissent se former autour de naines rouges de façon rapide, lorsqu’il y a une instabilité du disque. Il faut cependant qu’une condition soit remplie : le disque doit avoir « une masse importante comparée à celle de son étoile hôte » (soit 20 % de cette masse au moins). Dans ce cas, la formation de planètes géantes pourrait se produire en quelques milliers d’années, soit un laps de temps très bref.
Pour confirmer cette théorie, il faudrait désormais observer des preuves de l’instabilité du disque dans des systèmes où des planètes géantes se seraient formées autour de jeunes naines rouges.
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