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Et c’est ainsi que vous obtenez des planètes comme Tatooine

Crédits : ESO

Comment des planètes peuvent-elles naître dans des systèmes à deux soleils ? La question a longtemps interrogé les chercheurs. Une étude appuyée par des simulations informatiques a peut-être trouvé la “bonne recette”.

Les mondes à deux soleils

Lorsque Georges Lucas nous a proposé l’idée de mondes à “deux soleils” qui a pris forme sous les traits de la planète Tatooine, une planète-désert retrouvée dans la bordure extérieure de cet incroyable univers, beaucoup de chercheurs sont restés perplexes au départ. Certains pensaient que ce type de configuration ne pouvait pas exister dans l’univers, quand d’autres arguaient que si des planètes existent effectivement évoluer dans de tels systèmes, il faudrait alors que les deux étoiles soient très éloignées l’une de l’autre pour que la force gravitationnelle de la première n’affecte pas la planète de la seconde ou vice versa.

Pourtant, l’une des premières planètes confirmées au-delà de notre système se trouve bel et bien dans un système binaire et qui plus est dans un système où les deux étoiles sont relativement “proches”. Depuis, les télescopes Kepler et TESS ont découvert de nombreuses autres planètes à deux soleils.

Malgré tout, la manière dont ces mondes peuvent se former est longtemps restée mystérieuse. Et pour cause, l’argument avancé il y a quarante ans tient la route. La gravité dans ce type de systèmes binaires pourrait en effet ravager les modèles de formation planétaire, l’attraction gravitationnelle d’une étoile détruisant la protoplanète avant qu’elle ne soit capable de se transformer en véritable planète.

Pour en savoir plus, Roman Rafikov, de l’Université de Cambridge, et Kedron Silsbee, du Max Plank Institute for Extra-terrestrial Physics, se sont tournés vers des modèles informatiques. Leurs travaux sont publiés dans la revue Astronomy and Astrophysics.

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Illustration d’une exoplanète à deux soleils découverte par TESS. Crédits : Goddard Space Flight Center de la NASA / Chris Smith

Deux facteurs déterminants

On recense aujourd’hui toute une variété de systèmes binaires impliquant des étoiles de différentes tailles plus ou moins éloignées. Il est donc impossible de modéliser tous les scénarios envisageables.

Pour cette étude, les chercheurs se sont concentrés sur une seule configuration ressemblant étroitement à celle d’Alpha Centauri, l’étoile la plus proche de la Terre. Dans ce système, la plus petite étoile tourne autour de la plus grande environ une fois tous les quatre-vingts ans. Ici, les chercheurs ont modélisé une paire enfermée dans une danse de cent ans. Pour mieux vous rendre compte, imaginez un deuxième soleil à la place de Neptune.

Au terme de leurs modélisations, les chercheurs ont finalement isolé deux variables importantes permettant à des planètes de se former dans cet environnement hostile sur le plan gravitationnel.

D’une part, le “planétésimal” (l’embryon planétaire) doit avoir au départ une taille de 1 à 10 km de diamètre. Un tel objet se déplacerait en effet plus lentement à travers le disque protoplanétaire, permettant ainsi d’accumuler suffisamment de matière à l’intérieur du disque de gaz et de poussière pour former rapidement une planète.

La forme de ce disque protoplanétaire est également importante. Il doit être presque parfaitement circulaire. Toute irrégularité majeure pourrait en effet perturber le délicat équilibre gravitationnel de la nouvelle planète, favorisant ainsi sa désintégration. Et c’est ainsi que vous obtenez des planètes comme Tatooine.

Les auteurs reconnaissent toutefois que leurs simulations ne prennent en compte qu’un seul exemple de système et certaines contraintes ne sont pas intégrées. Le matériau du disque pourrait par exemple “s’évaporer” lentement avec le temps, ce qui fait que les zones susceptibles de soutenir la formation planétaire pourraient évoluer avec le temps.