La taille et la position anormales de Jupiter dans notre système solaire laissent les chercheurs perplexes depuis des années, car elles ne correspondent pas à notre compréhension de la formation des planètes. Aujourd’hui, les astronomes pensent avoir compris comment la géante gazeuse s’est retrouvée dans cette curieuse position.
Selon les modèles actuels, les planètes géantes se forment aux confins d’un système, migrent vers l’intérieur et finissent par être très proches de leur étoile. Ce n’est pas le cas de Jupiter, une énorme planète plus de deux fois plus massive que le reste des planètes du système solaire réunies, mais dont l’orbite se trouve au beau milieu du système.
Les nouvelles recherches semblent avoir démystifié l’histoire de Jupiter. Selon les simulations informatiques, la géante gazeuse s’est formée environ quatre fois plus loin que son emplacement actuel, juste à l’intérieur de l’orbite actuelle d’Uranus, et a lentement entamé une spirale vers l’intérieur sur une période de 700 000 ans.
“C’est la première fois que nous avons la preuve que Jupiter s’est formé très loin du Soleil et a ensuite migré vers son orbite actuelle”, a déclaré l’astronome Simona Pirani de l’université de Lund en Suède.
La recherche s’est basée sur des astéroïdes appelés Trojans. Ceux-ci partagent l’orbite de Jupiter ; un groupe de Trojans orbite devant Jupiter, et l’autre derrière, dans des régions courbes centrées sur les points de Lagrange de la planète.
Institut astronomique de CAS/Petr Scheirich)
Mais il y a une énigme. Le groupe situé devant Jupiter contient environ 50 % de plus d’astéroïdes que le groupe qui le suit.
“L’asymétrie a toujours été un mystère dans le système solaire”, a déclaré Anders Johansen, astronome à l’université de Lund.
L’équipe a donc effectué des simulations de la formation de Jupiter afin de déterminer ce qui a pu provoquer un déséquilibre aussi étrange.
Ils ont testé une variété de calendriers et même un modèle de migration vers l’extérieur, et ont découvert que le scénario qui aboutit aux populations troyennes observées aujourd’hui se produit si Jupiter a commencé sa vie comme une graine planétaire, un astéroïde glacé à environ 18 unités astronomiques du Soleil, il y a environ 4,5 milliards d’années.
En 2 à 3 millions d’années, il aurait commencé à migrer vers l’intérieur jusqu’à sa position actuelle de 5,2 unités astronomiques. Cela a pris environ 700 000 ans.
Alors qu’elle entamait ce voyage en spirale de plus en plus proche du Soleil, entraînée par la force gravitationnelle des gaz qui subsistaient dans le système solaire, la petite planète a attrapé gravitationnellement les Troyens, en plus grand nombre dans le groupe de tête que dans le groupe de queue.
Ce phénomène s’est produit avant que le planétésimal n’ait accrété son gaz ; à ce moment-là, il accrétait encore les roches qui s’effondreraient pour former le noyau planétaire. Il est donc probable que le noyau de Jupiter soit constitué de morceaux de roches similaires à ceux trouvés dans les troyens, ont déclaré les chercheurs.
L’endroit où Jupiter s’est formé est un problème qui a longtemps contrarié les planétologues, car il semble que les géantes gazeuses ne puissent pas se former à proximité d’une étoile. La gravité intense, les radiations stellaires (y compris la chaleur) et les vents stellaires puissants qui règnent à proximité empêcheraient les gaz de rester ensemble assez longtemps pour coalescer en une planète.
Donc, bien que ces résultats contredisent les recherches précédentes qui prévoyaient la formation de Jupiter près du Soleil, suivie d’une migration vers l’extérieur, ils offrent également une solution – en alignant Jupiter sur ce que nous comprenons d’après les observations d’autres systèmes planétaires.
Et, bien sûr, si les simulations de l’équipe sont correctes, les astéroïdes pourraient être une source utile pour découvrir des informations jusqu’alors inconnues sur la géante gazeuse.
“Nous pouvons apprendre beaucoup de choses sur le noyau et la formation de Jupiter en étudiant les Troyens”, a déclaré Johansen.
La NASA prévoit de lancer une sonde appelée Lucy pour les étudier en octobre 2021, nous n’aurons donc pas à attendre longtemps pour le découvrir.
La recherche a été acceptée dans la revue Astronomy & Astrophysics, et peut être lue sur arXiv.