Les premières planètes rocheuses de l’univers sont peut-être apparues étonnamment tôt – peut-être seulement 100 millions d’années après le Big Bang.
Les explosions de certaines des premières étoiles massives de l'univers auraient pu créer des poches isolées suffisamment riches en poussière et en éléments comme le fer et le carbone pour former les éléments constitutifs des planètes, suggère une nouvelle simulation informatique. La simulation a produit suffisamment de matériaux de construction rocheux pour potentiellement créer plusieurs planètes de la taille de la Terre, et il y avait de l'eau disponible dans le jeune système stellaire qui aurait pu atteindre la planète un peu plus tard, rapportent les chercheurs le 19 août dans Lettres de journaux astrophysiques.
« En principe, les mondes habitables auraient pu se former des milliards d'années plus tôt qu'on ne le pensait, avant même la formation des premières galaxies », explique l'astronome Daniel Whalen, de l'université de Portsmouth en Angleterre. « Ces simulations vont vraiment à la véritable origine de la vie dans l'univers. »
Les chercheurs avaient déjà tenté de comprendre quand les planètes se sont formées à l’aide de simulations informatiques à grande échelle pour déterminer quand suffisamment d’éléments lourds – tels que le carbone, l’oxygène et le fer – se seraient accumulés. Mais Whalen et ses collègues voulaient examiner plus en détail les régions les plus riches en éléments du cosmos primitif – les champs de débris laissés après l'explosion des premières étoiles géantes de l'univers sous forme de supernovas. Parce que ces régions auraient eu une teneur en éléments lourds plus élevée que l'univers dans son ensemble, elles auraient peut-être pu former des planètes beaucoup plus tôt, pensaient les astronomes.
Les chercheurs ont utilisé les simulations pour suivre l’évolution des débris d’un type de supernova appelé supernova à instabilité de paire, qui peut créer une masse d’éléments lourds 100 fois supérieure à celle du Soleil. Les simulations ont montré que les débris se mêlaient au gaz dans l'univers primitif, pour finalement s'effondrer pour former une petite nouvelle étoile entourée d'un disque poussiéreux. Dans le disque, les chercheurs ont trouvé des planétésimaux – de petits corps rocheux de quelques mètres à quelques kilomètres de diamètre qui sont les embryons de planètes. Notamment, certains planétésimaux se sont formés à la bonne distance de l’étoile pour avoir de l’eau liquide.
« L'étude indiquerait que depuis presque le tout début, des conditions ont pu être mises en place pour la vie », explique l'astrophysicien Jarrett Johnson du laboratoire national de Los Almos au Nouveau-Mexique, qui n'a pas participé à la nouvelle étude. « Ce n'est pas parce que des planètes se forment qu'il y a de la vie, bien sûr, mais les ingrédients sont mis en place le plus tôt possible. »
Il est possible que certaines de ces premières planètes existent encore, dit Whalen. L’étoile formée dans la simulation représentait environ 70 % de la masse du soleil, ce qui lui confère une très longue durée de vie. Si l’un de ces systèmes pénétrait dans la Voie lactée, il pourrait facilement être identifié comme un système ancien en fonction de sa composition chimique.
« [Finding one] est tout à fait dans le domaine du possible », dit Whalen.
Lui et ses collègues travaillent actuellement à simuler la prochaine étape de la croissance des planétésimaux afin de voir quels types de planètes ils formeront finalement. Ils souhaitent également étudier ce qui pourrait se produire autour d’un autre type de supernova, considéré comme plus courant dans l’univers primitif. Mais même les premiers résultats incitent les astronomes à se poser de nouvelles questions.
« Je pense que cela ouvre la porte à une réflexion sur ce qui aurait pu se produire au cours des 13 milliards d'années écoulées depuis la formation de ces premières planètes », a déclaré Johnson. « Les études suggèrent que nous devrions probablement y réfléchir plus attentivement. »
