LA FORMATION DU SYSTEME SOLAIRE
Les lois physiques qui nous aident à comprendre la raison de toute chose sur Terre peuvent expliquer, a priori, les phénomènes qui se produisent sur les autres planètes du système solaire. Il nous suffit pour cela de déposer des sondes d'exploration autonomes sur le sol des planètes et des lunes ou de les lâcher dans leur atmosphère. Si nos modèles fonctionnent ailleurs, cela confirme les idées exprimées par les chercheurs, expérimentateurs ou théoriciens dont la compréhension n'est jamais totalement vérifiée sans la comparaison ultime in situ, tel est le but de la Science.
La formation du système solaire
Jusqu'au XXeme siècle les idées les plus farfelues ont été proposées pour expliquer la genèse du système solaire et de l'Univers. Pendant des siècles les philosophes et les savants ont cru que le Monde avait toujours existé. Les chrétiens pensaient qu'il s'était créé en six jours... Il y a peu de temps encore, l'évêque irlandais James Ussher croyait, lisant la Bible, que le Monde s'était créé en l'an - 4004. Mais bientôt Darwin comme Lamarck se rendirent compte que c'était un mythe sans pour autant pouvoir expliquer ce qui s'était passé. Etudiant méticuleusement l'évolution des espèces et les traces fossilisées, tous deux suggérèrent au XIXeme siècle que la Terre avait peut-être quelques millions d'années. Mais trop avant-gardistes leurs idées attendront le terrain fertile du XXeme siècle pour poindre à nouveau le jour et recevoir une explication définitive.
En matière d'astronomie, c'est en 1943 seulement que le premier modèle protosolaire fut proposé par le physicien allemand Carl von Weizsäcker. Ses calculs confirmaient dans le détail les observations des astrophysiciens.
Que nous dit la Science aujourd'hui ? Von Weizsäcker démontra que le Soleil et les planètes s’étaient formés à partir d'un nuage de gaz et de poussières en rotation il y a environ 4.55 milliards d'années. A cette époque le nuage protoplanétaire contenait déjà des agrégats de matière. Récemment en effet, G.Wasserburg et ses collègues de Caltech confirmèrent que certains échantillons météoritiques étaient âgés de 4.56 milliards d’années. Il devait donc exister des fragments de roches antérieurement à l'époque où le Soleil s'illumina.
Quelques proplydes ou disques protoplanétaires parmi les quelque 150 découverts par le Télescope Spatial Hubble dans la région du Trapèze d'Orion. Ces nodules sombres seraient des systèmes protostellaires en gestation. Documents HST/Univ.Toronto et HST/STS.
Ci-dessus des disques protoplanétaires au sein de la nébuleuse d'Orion M42. Ces disques ont une dimension comprise entre 50 et 1000 UA. Entourée chacune de son cocon de poussières, deux étoiles viennent de naître. Documents MPIA/Rice University/NASA/STSCI-OPO.
Entraîné par la gravitation et le mouvement de rotation du système, ce nuage pris lentement la forme d'un disque aplati. Il se compose d'éléments enrichis par l'explosion des étoiles de la première génération, dont une grande partie d'hydrogène et de beaucoup de poussières.
Le nuage n'étant pas trop massif, suite à l'accélération du mouvement gravitationnel, une masse sombre se condensa progressivement au centre du disque, prémice du futur Soleil. Ce corps central sombre est appelé une globule de Bok. Sa température est voisine de 15 K, -258°C, suffisamment faible pour que sa vitesse cinétique n'entrave pas l'effondrement du nuage.
Ainsi qu'en témoignent les images présentées ci-dessus, nous avons des preuves observationnelles qu'un tel processus est encore à l'oeuvre aujourd'hui dans les nébuleuses diffuses les plus denses telles M16 ou M42.
Disque protoplanétaire en formation
A gauche, une masse obscure se distingue à peine au centre de ce champ stellaire proche de la radiosource G339.88-1.26. Pourtant ainsi que le montre l'image de droite, des relevés submillimétriques à 10 mm de longueur d'onde révèlent qu'une étoile bleue et chaude (30000 K) de classe O9 est entourée d'un disque de poussières et de molécules qui s'étend jusqu'à 20000 UA, un rayon de 0.3 années-lumière ! La question est maintenant de savoir comment se maintient-il sous la pression de rayonnement d'une étoile aussi lumineuse et aussi massive. Document ESO/TIMM.
Le problème central dans la formation de n’importe quelle étoile est ensuite de trouver un mécanisme expliquant le transfert du moment angulaire aux planètes pendant l’effondrement du nuage de gaz et de poussières. Calculs et simulations s’accordent pour considérer que ce transfert s’accomplit soit lors de la formation d’une étoile double soit durant la formation d’un disque planétaire perpendiculairement à l’axe de l’étoile.
Aspect du disque protoplanétaire composé de molécules et de poussières qui entoure l'étoile Bêta Pictoris de type A5 situé à 50 A1. Mesuré en infrarouge, les couleurs sont arbitraires et indiquent la température. Un disque similaire de 80 à 140 UA existe également autour de l'étoile brillante Véga. A droite une illustration artistique du système Bêta Pictoris qui contient au moins une exoplanète confirmée de 2 Mj gravitant à 8 UA de l'étoile et probalement plusieurs. Documents LASP/NASA-GSFC et T.Lombry.
A quelques nuances près prononcées par le géophysicien russe Otto Schmidt et T.Nakano de l'Université de Kyoto, ce modèle est universellement reconnu.
