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Des systèmes planétaires en formation dans la nébuleuse d'Orion
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Les zones sombres sont des disques de poussière entourant des étoiles jeunes, qui sont peut-être le siège de formation des planètes
Crédit : NASA / HST / C. R. O'Dell et S. K. Wong

Quand l'étoile s'"allume", l'effondrement du nuage forme un disque autour de la proto-étoile. L'étude du système solaire a permis de reconstituer les étapes qui ont abouti à la formation de planètes :

  • le disque se stratifie en un disque de poussière très fin baignant dans un disque plus épais de gaz.
  • Dans le disque de poussière, les grains se collent entre eux pour créer de plus gros corps, les planétésimaux (qui ressemblent aux astéroïdes ou comètes actuels).
  • Les planétésimaux vont, par collisions, former des corps encore plus massifs. Dès qu'un noyau assez gros se forme, il attire de plus en plus les planétésimaux et le gaz, il grossit encore plus vite et forme une planète
  • Les planètes éjectent les petits planétésimaux restants qui tombent sur le Soleil, sur les planètes et les satellites (et forment les innombrables cratères visibles sur la Lune ou sur Mercure) ou se brisent au voisinage des planètes massives pour former les anneaux. Certains sont envoyés aux confins du système solaire, forment le nuage de Oort, réservoir des comètes actuelles.
  • Les interactions entre les planètes vont encore créer des collisions, qui expliquent la formation de la Lune et le basculement d'Uranus. Elles peuvent aussi se repousser et migrer en s'entraînant les unes les autres jusqu'à ce qu'elles trouvent des positions stables. Le phénomène des résonances joue un grand rôle pour modeler les orbites des corps du système solaire que nous voyons aujourd'hui.

Le disque de poussière est constitué de roches et de métaux près de l'étoile, où il fait chaud. Au-delà d'une certaine distance (appelée "limite des glaces"), la température plus basse permet à la glace de se former. Comme l'hydrogène (H) et l'oxygène (O) sont les atomes les plus abondants dans le système solaire, il y a beaucoup plus de planétésimaux et les planètes se forment plus rapidement. Jupiter, la plus grosse planète, s'est formée à la limite des glaces, et les autres planètes géantes, faites de gaz et de glace, sont à l'extérieur de cette limite.

Ce scénario de formation de planètes explique très bien toutes les propriétes des planètes du système solaire. Mais sera-t-il aussi valable pour les exoplanètes ?...