UNE SOLUTION AU MYSTERE ENTOURANT L'ORIGINE D'URANUS ET DE NEPTUNE

Notre système solaire est constitué, entre autres, de deux `géantes gazeuses' (Jupiter et Saturne) dont les noyaux rocheux sont entourés d'une enveloppe atmosphérique très massive d'hydrogène et d'hélium, et de deux `géantes glacées' (Uranus et Neptune) à l'intérieur desquelles le noyau est recouvert d'un manteau de glaces et d'une couche plus ténue de gaz. Les théoriciens ont longtemps tenté d'expliquer comment Uranus et Neptune ont pu se former à l'endroit qu'elles occupent actuellement dans le système solaire, puisqu'à de telles distances la densité de la matière dans le disque primordial devait être faible, et le temps requis pour la formation de ces planètes serait plus grand que l'âge du système solaire. Les astronomes Edward Thommes et Martin Duncan de Queen's University, ainsi que Harold Levison du Southwest Research Institute de Boulder au Colorado, proposent une solution à ce problème dans le numéro du 9 décembre de la prestigieuse revue Nature.

Leurs simulations numériques sur ordinateur commencent en faisant l'hypothèse qu'Uranus et Neptune ont débuté leur existence à partir de noyaux rocheux (semblables aux noyaux jovien et saturnien) qui se seraient formés dans la même région que Jupiter et Saturne. Ces noyaux auraient ensuite été violemment repoussés au loin par l'interaction gravitationnelle de Jupiter et Saturne après qu'une ou ces deux planètes aient accrété de grandes quantités de gaz. Les planètes ainsi éjectées auraient eu des orbites très chaotiques pendant une courte période de temps (quelques centaines de milliers d'années), après quoi elles se seraient stabilisées (suite à des interactions gravitationnelles avec les nombreux petits débris du disque situés au-delà de l'orbite de Saturne), pour finalement atteindre graduellement les orbites externes quasi-circulaires actuelles. Les auteurs débutent leurs simulations avec quatre noyaux rocheux situés dans une zone étroite de la nébuleuse solaire et calculent que dans 50% des cas, les planètes géantes se déplacent vers les orbites que l'on observe actuellement.

Ce modèle est inhabituel puisqu'il suggère que les quatre planètes originent de la même région de la nébuleuse solaire - à l'intérieur d'un anneau situé entre 5 et 10 unités astronomiques (UA) du Soleil (1 UA = distance Terre-Soleil). Le lieu de naissance d'Uranus et de Neptune se situerait donc dans une zone substantiellement plus étroite que celle précédemment estimée, 10 à 20 UA, et beaucoup plus rapprochée du Soleil que leur position actuelle de 19 et 30 UA respectivement. Puisque dans ce modèle la densité du disque nébulaire et sa rotation angulaire sont plus élevés à 5 UA qu'à 30 UA, le temps requis pour la croissance des noyaux planétaires est beaucoup plus court et offre ainsi une solution partielle au mystère de la formation d'Uranus et de Neptune.

Pour de plus amples informations, contactez:
Dr. Martin Duncan
Dept. of Physics
Queen's University
(613) 545-2716
duncan@astro.queensu.ca

Pour les simulations animées, consultez:
http://www.boulder.swri.edu/~hal/priv/un-scat.html