Une nouvelle étude menée par les scientifiques de l’UNLV met en lumière la façon dont les planètes, y compris la Terre, se sont formées dans notre galaxie et pourquoi la vie et la mort des étoiles proches constituent une pièce importante du puzzle.
Dans un article publié dans le Lettres de journaux astrophysiquesdes chercheurs de l'UNLV, en collaboration avec des scientifiques de l'Université ouverte d'Israël, ont pour la première fois modélisé des détails sur la façon dont le moment de la formation des planètes dans l'histoire de la galaxie affecte la composition et la densité des planètes. L'article est intitulé « Effet de l'évolution chimique galactique sur les propriétés des exoplanètes ».
« Les matériaux nécessaires à la fabrication des planètes se forment à l'intérieur d'étoiles ayant des durées de vie différentes », explique Jason Steffen, professeur associé au département de physique et d'astronomie de l'UNLV et auteur principal de l'article.
« Ces résultats aident à expliquer pourquoi les planètes rocheuses plus anciennes sont moins denses que les planètes plus jeunes comme la Terre, et suggèrent également que les ingrédients nécessaires à la vie ne sont pas arrivés d'un seul coup. »
Le timing est essentiel dans la construction planétaire
Tous les éléments fondamentaux qui composent les planètes, comme l’oxygène, le silicium, le fer et le nickel, se forment à l’intérieur des étoiles. Les planètes sont essentiellement construites à partir des débris d’étoiles mourantes, mais les étoiles meurent à des délais très différents, ce qui peut en conséquence influencer la structure des planètes en formation.
Les étoiles de masse élevée s’éteignent relativement rapidement, généralement en 10 millions d’années, et lorsqu’elles explosent, elles dispersent dans l’espace des éléments plus légers comme l’oxygène, le silicium et le magnésium. Ces matériaux constituent généralement les couches externes des planètes rocheuses.
Les étoiles de faible masse vivent des milliards d’années et libèrent des éléments plus lourds comme le fer et le nickel, éléments clés pour la formation des noyaux planétaires.
Les planètes se formant dans des systèmes solaires où les étoiles de masse élevée et faible ont eu le temps d’apporter des matériaux au disque planétaire contiendront une plus grande variété de ces éléments. Celles qui se forment à partir de l’évolution et de la mort d’étoiles de masse élevée ont tendance à avoir des manteaux plus grands et des noyaux plus petits. Lorsque les étoiles de faible masse ont le temps de fournir des éléments plus lourds et plus abondants, comme le fer et le nickel, les noyaux des planètes sont plus gros.
Au cours de la dernière décennie, l’équipe de recherche a créé des modèles logiciels pour divers projets de niche, mais n’a réalisé que récemment qu’elle disposait de tous les éléments nécessaires pour créer le premier modèle de formation planétaire entièrement intégré de ce type.
« C'était comme avoir la solution en main et attendre le bon problème. Lorsque les nouvelles observations ont été publiées, nous avons réalisé que nous pouvions modéliser le système complet avec juste un petit ajout de code au début », explique Steffen.
Cette simulation suit l'ensemble du cycle de vie de la formation des planètes, depuis la naissance des étoiles et la synthèse des éléments jusqu'aux explosions, collisions, formation des planètes et structure interne planétaire.
« L'une des implications de ces découvertes est que les conditions nécessaires à la vie ne commencent pas immédiatement », explique Steffen. « De nombreux éléments nécessaires à une planète habitable et aux organismes vivants sont rendus disponibles à différents moments de l'histoire galactique. »
