Un vol stellaire il y a 3 millions d'années peut aider à comprendre la forme de notre système solaire

Des aspects inhabituels de notre système solaire - y compris la présence éventuelle d’une planète 9 loin du soleil - peuvent être le résultat de l’approche rapprochée d’une autre étoile pendant ses débuts.

D’autres aspects du système solaire, tels que le nuage enveloppant de comètes et les étranges orbites des planètes naines, peuvent également résulter de l’interaction étroite entre les objets lancés.

La question est; de tels survols stellaires sont-ils capables de renverser des planètes, des comètes et des astéroïdes ainsi que de modifier des systèmes planétaires entiers?

L'étoile binaire HD 106906 héberge un mystérieux disque asymétrique de poussière cométaire et une exoplanète géante HD 106906 b très éloignée du disque binaire et du disque binaire. Des survols rapprochés par d’autres étoiles pourraient avoir perturbé gravitationnellement la planète et les chercheurs ont découvert que les deux étoiles brillantes situées en haut à droite passaient près de la HD 106906 il y a environ 3 ans. (Paul Kalas, UC Berkeley)

Les astronomes de l’Université de Berkeley et de l’Université de Stanford pensent avoir trouvé la preuve d’une réponse à cette question dans un système binaire éloigné dont ils discutent dans un nouvel article publié dans The Astronomical Journal.

Dans le système en question - HD 106906 situé à environ 300 années-lumière de la Terre dans la direction de la constellation du Crux - une planète en orbite autour d'une jeune étoile binaire pourrait avoir été perturbée par une autre paire d'étoiles qui ont patiné trop près du système entre 2 et 3 millions d’années, peu après, la planète s’est formée à partir d’un disque tourbillonnant de poussière et de gaz.

Si elle est confirmée, cela renforce les arguments selon lesquels des étoiles proches aident à sculpter les systèmes planétaires et peuvent déterminer si elles hébergent ou non des planètes à orbite stable.

Paul Kalas, professeur d’astronomie à l’Université de Berkeley à l’Université de Berkeley, a déclaré: «L’un des mystères qui ressort de l’étude des exoplanètes est que nous voyons des systèmes où les planètes sont mal alignées, même si elles sont nées dans un disque plat et circulaire.

«Un tsunami cosmique a peut-être frappé ces systèmes et tout réarrangé, mais nous n’en avons pas la preuve. Notre article fournit des preuves d'observation rares pour l'un de ces survols influençant doucement l'un des systèmes planétaires de la galaxie. "

Les astronomes recherchent déjà un survol stellaire dans le passé de notre système solaire, mais depuis que cela s'est probablement passé il y a 4,6 milliards d'années, la plupart des preuves ont disparu. Le système d'étoiles étudié par les astronomes, identifié uniquement par le numéro HD 106906 et situé à environ 300 années-lumière de la Terre en direction de la constellation du Crux, est très jeune, âgé d'environ 15 millions d'années seulement.

Les étoiles de passage ont peut-être influencé notre jeune système solaire, expliquant les orbites lointaines des comètes dans le nuage d'Oort, des objets de la ceinture de Kuiper tels que Sedna et l'hypothétique Planet Nine. Une nouvelle étude publiée par les astronomes Robert De Rosa et Paul Kalas présente la découverte de deux étoiles survolant l'étoile binaire HD 106906, expliquant peut-être pourquoi sa lointaine planète géante gazeuse HD 106906 b reste sur une orbite stable au lieu de devenir un objet interstellaire comme 'Oumuamua (Paul Kalas, UC Berkeley)

Stellar fly-by, stars voyous et planètes nomades

Kalas - qui étudie de jeunes systèmes planétaires nouvellement formés pour tenter de comprendre ce qui s'est passé dans les premières années de notre propre système solaire - s'est d'abord concentré sur HD 106906 en 2015 après avoir découvert que sa planète était gigantesque sur une orbite extrêmement inhabituelle.

La planète, surnommée HD 106906 b, a une masse environ 11 fois supérieure à celle de Jupiter et tourne autour de la HD 106906 - récemment révélée être une étoile binaire - sur une orbite 738 fois plus large que la Terre et inclinée à environ 21 degrés du plan de la disque qui contient tout le matériel autour de l'étoile.

Kalas a utilisé à la fois le Gemini Planet Imager sur le télescope Gemini dans les Andes chiliennes et le télescope spatial Hubble pour examiner de plus près le HD 106906 et a découvert que l'étoile possédait également une ceinture de comètes asymétriques. L’étrange orbite de la planète et le fait que le disque de poussière lui-même soit asymétrique indiquent que quelque chose a perturbé le jeune système.

Le Gemini Planet Imager sur le télescope Gemini South. Sur la photo, GPI comprend les trois composants en forme de boîte fixés au télescope et suspendus le plus près du sol de l'observatoire. D'autres composants en forme de boîte sur le télescope sont d'autres instruments. (Manuel Paredes / Observatoire Gemini / AURA)

Kalas et ses collègues - y compris Robert De Rosa, ancien post-doctorat de l'Université de Berkeley et actuellement chercheur à l'Institut Kavli pour l'astrophysique des particules et la cosmologie à Stanford - ont proposé que la planète ait été chassée de son système solaire par des interactions avec un autre planète invisible dans le système ou par une étoile qui passe.

Kalas et De Rosa croient maintenant que tous les deux se sont produits: la planète a été projetée sur une orbite excentrique lorsqu'elle s'est rapprochée dangereusement de l'étoile binaire centrale, scénario proposé en 2017 par la théoricienne Laetitia Rodet et ses collaborateurs de l'Observatoire de Grenoble en France.

Des coups de pied gravitationnels répétés du binaire auraient rapidement éjecté la planète dans l'espace interstellaire, mais les étoiles qui passaient ont sauvé la planète en déplaçant son orbite à une distance plus sûre du binaire.

L'observatoire spatial Gaia leur a fourni les données nécessaires pour tester leur hypothèse. Gaia, lancé en 2012 par l'Agence spatiale européenne, recueille des mesures précises de la distance, de la position et du mouvement de 1,3 milliard d'étoiles dans la Voie lactée, un catalogue 10 000 fois plus volumineux que son prédécesseur, Hipparcos.

Kalas et De Rosa ont recueilli des informations sur Gaia concernant 461 étoiles dans le même groupe que le HD 106906 et ont calculé leurs positions en arrière dans le temps - inversant l'horloge cosmique pour ainsi dire - et ont découvert qu'un autre système d'étoiles binaires aurait pu s'approcher suffisamment il y a 3 millions d'années. pour modifier le système planétaire.

Représentation artistique du télescope spatial Gaia (ESA)

Kalas dit: «Ce que nous avons fait ici, c'est en fait de trouver les étoiles qui auraient pu donner à HD 106906 b le coup de pied supplémentaire, un deuxième coup de pied qui le rendrait durable, comme le ferait une hypothétique Planet Nine dans notre système solaire. ”

Ils ont également découvert que l’étoile binaire avait suivi une trajectoire située à environ 5 degrés du disque du système, ce qui rendait encore plus probable que la rencontre avait un impact fort et durable sur la HD 106906.

Ce double coup de pied peut être important pour stabiliser les planètes, les astéroïdes et les comètes autour des étoiles. Comme l'explique Kalas: «L'étude du système planétaire HD 106906 revient à regarder dans le passé pour observer le nuage de comètes de Oort se former autour de notre jeune étoile.

«Nos propres planètes géantes ont poussé gravitationnellement d'innombrables comètes vers de grandes distances. Beaucoup ont été éjectés complètement, devenant des objets interstellaires comme Oumuamua, mais d'autres ont été influencés par les étoiles de passage. Ce second coup effectué par un survol stellaire peut détacher l’orbite d’une comète de toute nouvelle rencontre avec les planètes, la sauvant ainsi de la perspective de son éjection. Cette chaîne d'événements a préservé pendant des milliards d'années le matériau le plus primitif du système solaire dans un gel très froid.

Kalas - qui espère que des observations futures, telles qu'un catalogue actualisé des mesures de Gaia, clarifiera l'importance du survol de la HD 106906 - déclare: «Nous avons commencé avec 461 suspects et avons découvert deux qui se trouvaient sur les lieux du crime.

"Leur rôle exact sera révélé à mesure que nous rassemblerons plus de preuves."

Recherche originale: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab0109/meta

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Publié à l'origine sur sciscomedia.co.uk le 1er mars 2019.