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Comment se forment réellement les planètes rocheuses ? Des scientifiques dévoilent une théorie unifiée sur la formation des planètes rocheuses

Une nouvelle théorie sur la formation des planètes rocheuses pourrait expliquer l’origine des soi-disant “super-Terres” – une classe d’exoplanètes quelques fois furthermore massives que la Terre qui sont le kind de planète le moreover abondant dans la galaxie.

De plus, cela pourrait expliquer pourquoi les tremendous-Terres au sein d’un même système planétaire finissent souvent par avoir une taille étrangement similaire.

“Alors que nos observations d’exoplanètes ont augmenté au cours de la dernière décennie, il est devenu clair que la théorie common de la formation des planètes doit être révisée, en commençant par les fondamentaux. Nous avons besoin d’une théorie qui puisse simultanément expliquer la development des planètes telluriques dans notre système solaire ainsi que les origines de systèmes vehicle-similaires de tremendous-Terres, dont beaucoup semblent de composition rocheuse », explique le professeur de sciences planétaires de Caltech, Konstantin Batygin (MS ’10, PhD ’12), qui a collaboré avec Alessandro Morbidelli de l’Observatoire de la Côte d’Azur en France sur la nouvelle théorie.

La majeure partie du gaz s’accumule dans l’étoile au centre du système, tandis que la matière solide fusionne lentement en astéroïdes, comètes, planètes et lunes.

Dans notre système solaire, il existe deux sorts distincts de planètes  : les additionally petites planètes rocheuses intérieures les additionally proches du soleil et les in addition grandes géantes gazeuses extérieures riches en eau et en hydrogène qui sont additionally éloignées du soleil. Dans une étude antérieure publiée dans Character Astronomy fin 2021, cette dichotomie a conduit Morbidelli, Batygin et leurs collègues à suggérer que la development des planètes dans notre système solaire s’est produite dans deux anneaux distincts dans le disque protoplanétaire.

Les tremendous-Terres, comme leur nom l’indique, sont additionally massives que la Terre. Certains ont même des atmosphères d’hydrogène, ce qui les fait ressembler presque à des géantes gazeuses. De moreover, on les trouve souvent en orbite près de leurs étoiles, ce qui suggère qu’ils ont migré vers leur emplacement actuel à partir d’orbites as well as éloignées.

“Il y a quelques années, nous avons construit un modèle où des super-Terres se sont formées dans la partie glacée du disque protoplanétaire et ont migré jusqu’au bord intérieur du disque, près de l’étoile”, explique Morbidelli. “Le modèle pourrait expliquer les masses et les orbites des super-Terres, mais prédit qu’elles sont toutes riches en eau. Des observations récentes ont toutefois démontré que la plupart des super-Terres sont rocheuses, comme la Terre, même si elles sont entourées d’une atmosphère d’hydrogène. Cela était la condamnation à mort de notre ancien modèle.”

Au cours des cinq dernières années, l’histoire est devenue encore furthermore étrange en tant que scientifiques – y compris une équipe dirigée par Andrew Howard, professeur d’astronomie à Caltech Lauren Weiss, professeure adjointe à l’Université de Notre Dame et Erik Petigura, ancien chercheur postdoctoral Sagan en astronomie à Caltech et maintenant professeur à UCLA – ont étudié ces exoplanètes et fait une découverte inhabituelle  : bien qu’il existe une grande variété de forms de super-Terres, toutes les super-Terres au sein d’un même système planétaire ont tendance à être similaires en termes d’espacement orbital, de taille, de masse et d’autres caractéristiques clés.

“Lauren a découvert que, dans un seul système planétaire, les super-Terres sont comme des” pois dans une cosse “”, explique Howard, qui n’était pas directement lié à l’article de Batygin-Morbidelli mais l’a examiné. « En gros, vous avez une usine à planètes qui ne sait fabriquer que des planètes d’une seule masse.

Alors, quel processus exclusive aurait pu donner naissance aux planètes rocheuses de notre système solaire mais aussi à des systèmes uniformes de super-Terres rocheuses ?

déclare Batygin.

En 2020. Europe, Ganymède et Callisto). Essentiellement, ils ont démontré que, pour une gamme de tailles spécifique de grains de poussière. Cet équilibre des forces a créé un anneau de matériau qui a constitué les éléments de foundation solides pour la development ultérieure des lunes. En outre, la théorie suggère que les corps se développeraient dans l’anneau jusqu’à ce qu’ils deviennent suffisamment gros pour sortir de l’anneau en raison de la migration entraînée par le gaz. ils cessent de croître, ce qui explique pourquoi le processus produit des corps de tailles similaires.

Dans leur nouvel posting, Batygin et Morbidelli suggèrent que le mécanisme de development des planètes autour des étoiles est en grande partie le même. Dans le cas planétaire. “Si vous êtes un grain de poussière, vous ressentez un vent de confront considérable dans le disque parce que le gaz tourne un peu as well as lentement. vous tournez simplement vers l’extérieur, avec le gaz dans le disque en expansion. Ainsi. explique Batygin.

La nouvelle théorie identifie cette bande comme le site possible d’une “usine à planètes” qui, au fil du temps, peut produire plusieurs planètes rocheuses de taille similaire. De plus, à mesure que les planètes deviennent suffisamment massives, leurs interactions avec le disque auront tendance à attirer ces mondes vers l’intérieur, as well as près de l’étoile.

mais a commencé par une concern simple. “Nous avons examiné le modèle existant de development des planètes, sachant qu’il ne reproduit pas ce que nous voyons, et nous nous sommes demandé  : “Quelle affirmation prenons-nous pour acquise ?”, explique Batygin. “L’astuce consiste à regarder quelque selected que tout le monde considère comme vrai, mais sans raison valable.”

Dans ce cas, l’hypothèse était que la matière solide est dispersée à travers les disques protoplanétaires. En abandonnant cette hypothèse et en supposant à la area que les premiers corps solides se forment en anneaux, la nouvelle théorie peut expliquer différents sorts de systèmes planétaires avec un cadre unifié, dit Batygin.

Si l’anneau rocheux contient beaucoup de masse, les planètes se développent jusqu’à ce qu’elles s’éloignent de l’anneau, ce qui donne un système de super-Terres similaires. Si l’anneau contient peu de masse, il produit un système qui ressemble beaucoup as well as aux planètes telluriques de notre système solaire.

“Je suis un observateur et un constructeur d’instruments, mais je suis extrêmement attentif à la littérature”, déclare Howard. “Nous recevons régulièrement des contributions minimes mais toujours importantes. Mais tous les cinq ans environ, quelqu’un type avec quelque selected qui crée un changement sismique dans le domaine. C’est l’un de ces content.”

Vidéo  : https://youtu.be/EaKJWtMQGKY