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Comment est née la Lune ? La découverte d’une exoplanète nous en dit plus

Image d'illustration. | © ©Mourad ALLILI/MAXPPP

Sciences & Espace

Grâce à l’observation d’une jeune planète située dans la constellation du Centaure, des scientifiques ont pu supposer que les lunes se formaient dans un disque de matière.

 

Un disque de gaz et de poussière ceinturant une planète hors de notre système solaire: cette observation par des astronomes, la première sans équivoque, va permettre d’aider à vérifier les théories sur la formation des planètes et des lunes.

C’est l’aboutissement d’une quête entamée en 2018 avec la découverte de PDS 70b, une jeune planète en formation proche de l’étoile PDS 70. Son système est très proche du nôtre, à « seulement » 370 années-lumière, dans la constellation du Centaure.

L’année suivante, des astronomes y détectent pour la première fois un disque de gaz et de poussière ceinturant une deuxième planète, PDS 70c, découverte avec le Très grand télescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO).

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En combinant ces observations avec celles qu’ils ont réalisées avec le radiotélescope ALMA, les scientifiques supposent alors que le disque de matière permet la formation de lunes autour de la planète PDS 70c.

Aujourd’hui, de nouvelles observations réalisées avec ALMA « présentent la détection claire d’un disque dans lequel des satellites pourraient se former », déclare Myriam Benisty, astronome à l’Université de Grenoble et principale auteure d’une étude sur le sujet parue jeudi, dans The Astrophysical Journal Letter.

Entre l’étoile et le disque

Les astronomes savaient depuis 2006 que l’étoile PDS 70 était ceinturée d’un très large disque de matière, mais les limites de leurs instruments leur laissaient juste supposer la présence d’au moins une planète entre l’étoile et le disque.

Les deux planètes qui y ont été découvertes ont un grand intérêt car elles appartiennent à un système stellaire juvénile. Leur étoile, PDS 70, n’a qu’environ 5,4 millions d’années. Par comparaison, notre Soleil est un grand vieillard, avec plus de 4,6 milliards d’années au compteur.

« Plus de 4.000 exoplanètes (des planètes existant en dehors de notre système solaire) ont été identifiées à ce jour, mais elles ont toutes été détectées dans des systèmes matures », explique l’astronome Miriam Keppler, chercheuse à l’Institut d’Astronomie Max Planck, co-auteure de l’étude. C’est elle qui avait découvert PDS 70b en 2018.

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Avec sa compagne PDS 70c, ces deux planètes « sont les deux seules exoplanètes détectées à ce jour qui sont encore au stade de leur formation », explique-t-elle dans le communiqué de l’ESO.

Les astronomes étudient beaucoup d’autres exoplanètes, à peine plus âgées, « qui ont plutôt entre 10 et 30 millions d’années », indique à à l’AFP l’astronome Anthony Boccaletti, de l’Observatoire de Paris-PSL. « Mais la formation d’une planète se fait très vite, dans les premiers millions d’années ».

Lunes en orbite

Ces géantes gazeuses, comme Jupiter, ont une masse au moins égale à cette dernière. Le disque de matière qui entoure PDS 70c en contient suffisamment pour former l’équivalent de trois de notre Lune. Jupiter, qui est bien plus vieille, compte quatre lunes, et des dizaines de plus petits satellites.

Question de génération, explique Myriam Benisty, qui range PDS 70 dans l’adolescence: « C’est un système avec beaucoup de matière d’origine de la formation stellaire, mais une fois que le disque va se dissiper, il y aura peut-être des collisions, et tout un bazar avant d’aboutir à un système bien rangé comme le nôtre ».

Ces observations vont permettre de mettre à l’épreuve les théories sur la formation des planètes géantes gazeuses, comme Jupiter ou Saturne, et de leurs satellites.

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On suppose qu’elles se forment dans les disques de poussière et de gaz qui ceinturent les jeunes étoiles. Elles peuvent alors être elle-mêmes ceinturées par un disque de poussière et de gaz qui alimente leur formation. Et c’est dans ce disque que peuvent être formées les lunes en orbite autour de planètes géantes gazeuses.

Il faudra encore bien des observations, et des instruments plus puissants, pour comprendre exactement le processus à l’œuvre. Car PDS 70 recèle sans doute encore bien des surprises. « On a des indices que potentiellement il y aurait d’autres planètes dans le disque externe de l’étoile », indique par exemple Mme Benisty.

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