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Planète
1 Mercure ; 2 Vénus ; 3 Terre ; 4 Mars ; 5 Jupiter ; 6 Saturne ; 7 Uranus ; 8 Neptune (les tailles respectives des 8 planètes et du soleil sont respectées, mais pas les distances)
1 Mercure ; 2 Vénus ; 3 Terre ; 4 Mars ; 5 Jupiter ; 6 Saturne ; 7 Uranus ; 8 Neptune (les tailles respectives des 8 planètes et du soleil sont respectées, mais pas les distances)

Selon la dernière définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) de l'Union astronomique internationale (L’union astronomique internationale (UAI) est une association internationale non gouvernementale avec pour objectif de coordonner les travaux des astronomes à...) (UAI), " une planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...) est un corps céleste (a) qui est en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco, Megatriorchis,...) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de...), (b) qui possède une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) suffisante pour que sa gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) l'emporte sur les forces de cohésion du corps solide et le maintienne en équilibre hydrostatique (forme sphérique), et (c) qui a éliminé tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) corps se déplaçant sur une orbite proche ".

Selon cette définition, huit planètes ont été recensées dans notre système solaire : Mercure, Vénus, la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est...), Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

Cette définition fut approuvée le 24 août 2006, en clôture (Une clôture désigne tout obstacle naturel ou fait de la main de l'homme (barrière) et suivant tout ou partie du pourtour d'un terrain afin de matérialiser ses limites ou d'empêcher des personnes ou...) de la 26e Assemblée Générale de l'Union astronomique internationale par un vote à main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un organe...) levée d'environ 400 scientifiques et astronomes après dix jours de discussions. En complément, l'UAI a créé une nouvelle classe d'objets : les planètes naines dont les premiers membres sont (134340) Pluton (Pluton, dont la désignation officielle est (134340) Pluton, est la deuxième plus grande planète naine connue du système solaire et le 10e plus grand astre connu orbitant le...), (1) Cérès et (136199) Éris. Précédemment, Pluton était considéré comme la 9e planète.

Par extension, tout astre répondant à ces critères et gravitant autour d'une autre étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) que le Soleil est qualifié d'exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes découvertes à ce jour orbitent autour d'étoiles situées...).

Étymologie

Le mot planète a pour origine le mot latin planeta, lui-même dérivé du mot grec πλαν?της (planêtês) qui dans l'expression πλαν?της αστ??ης planêtês astêrês désigne " astres en mouvement " (ou " astre errant "), par opposition aux étoiles qui apparaissent immobiles sur la voûte (Une voûte (ou voute) est un élément architectural de couvrement intérieur d'un édifice présentant un intrados. La voûte travaille comme un arc et son équilibre suppose la...) céleste.

Ce mouvement — apparent si l'on suit la planète dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) d'une nuit à l'autre — a été observé très tôt par les hommes de toutes les civilisations, mais sa complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en...) est longtemps restée un mystère pour les astronomes jusqu'à l'identification de ce mouvement apparent à la résultante des courses elliptiques de la Terre et des autres planètes autour du Soleil.

Si les planètes du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système...) sont visibles la nuit dans le ciel, c'est parce qu'elles réfléchissent la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs...) du Soleil, contrairement aux étoiles qui brillent de leur propre feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.).

Planètes du système solaire

Il existe huit planètes dans le système solaire, dans l'ordre à partir du Soleil :

  1. Mercure ?
  2. Vénus ?
  3. Terre ⊕/?
  4. Mars ?
  5. Jupiter ?
  6. Saturne ?
  7. Uranus ?
  8. Neptune ?

On pouvait se souvenir de l'ordre des planètes (La loi de Titius-Bode, ou loi de Bode, est une règle empirique reliant les rayons des orbites des planètes du système solaire. Elle montre que la distance des planètes au Soleil suit...) grâce à l'une des phrases mnémoniques suivantes : Salut ma vieille Terre ! Moi, je suis une nouvelle planete ou Mon vieux théâtre me joue souvent une nouvelle pièce, dont les initiales suivent l'ordre des astres de notre système solaire (du Soleil à Pluton pour la première de Mercure à Pluton pour la seconde).

Dans les années 2000, la découverte de plusieurs objets semblables à Pluton, entre autres (136199) Éris, a soulevé la question de la définition du terme " planète ". Certains ne voulaient plus considérer Pluton comme une planète, d'autres voulaient étendre cette qualité aux plus gros objets transneptuniens appartenant à la ceinture d'astéroïdes extérieurs. L'Union astronomique internationale a tranché le 24 août 2006 : suite à l'élaboration d'une nouvelle définition, Pluton est une planète naine (En astronomie, une planète naine est un type d'objet céleste du système solaire, intermédiaire entre une planète et un petit corps.) et le système solaire ne compte plus que 8 planètes.

Notons que le 15 mars 2004, la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son...) annonça la découverte de (90377) Sedna, qu'elle a appelée " 10e planète ", au-delà de l'orbite de Pluton. Après revue de son statut il fut décidé qu'il ne s'agissait pas d'une planète. Le 30 juillet 2005, c'est l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) Michael E. Brown et son équipe du Caltech qui annoncèrent par la voie de l'UAI la découverte d'une " 10e planète ", mesurant cette fois une fois et demie le diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) de Pluton : 2003 UB313 qui deviendra (136199) Éris.

Définition

La définition d'une planète telle que reprise ci-dessus dit en substance qu'un corps doit présenter une masse d'au moins 5 × 1020 kg et un diamètre d'au moins 800 km pour être considéré comme une planète. Mais ce n'est pas tout. Le barycentre (Le barycentre est un point mathématique (géométrie analytique) construit à partir d'un ensemble d'autres. Il correspond) ou centre de gravité (Le centre de gravité est le point d'application de la résultante des forces de gravité ou de pesanteur. Il est également le point d'intersection de tous les plans qui divisent le...) du système doit également se situer en dehors de l'astre primaire.

Pour le dictionnaire, dont les définitions n'ont qu'une valeur académique et non scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.), une planète est un " objet céleste compact, dépourvu de réactions thermonucléaires (ou anciennement : sans lumière propre), gravitant autour du Soleil ou, par extension, d'une étoile ".

En 2003, Sedna avait déjà été décrétée comme étant la dixième planète du système solaire, mais beaucoup d'astronomes étaient réticents pour lui accorder ce statut. En fait, les astronomes n'étaient pas unanimes sur la définition d'une planète et l'UAI a donc tranché la question.

Jusqu'en 2006, la National Academy of Sciences américaine définissait une planète comme étant un corps de moins de deux masses joviennes gravitant autour d'une étoile. Mais cette définition ne tenait pas compte des récentes découvertes, dont celles de (136199) Éris (en 2005), de (90377) Sedna et autres objets de la Ceinture de Kuiper (La ceinture de Kuiper est une zone du système solaire s'étendant au-delà de l'orbite de Neptune, entre 30 et 50 unités astronomiques. Cette zone, en forme d'anneau, est sans doute composée de plus de 35 000 objets de plus de...).

Planète vs étoile

Classiquement, le terme " planète " s'oppose à celui d'" étoile ". Planète et étoile diffèrent en ceci que l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) lumineuse rayonnée par une planète ne provient pas de son sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale...) propre mais de l'étoile autour de laquelle elle gravite (toute planète émet des rayonnements électromagnétiques, généralement dans l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) en raison de sa faible température). Même si cette opposition entre production et réflexion de lumière garde une part essentielle de sa pertinence, elle pose quelques problèmes conceptuels de définition.

Ce qui aujourd'hui distingue le plus utilement le concept de planète et celui d'étoile est le mode de formation :

  • la formation d'une étoile résulte de l'effondrement d'une sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points situés à une même distance d'un point...) de gaz ;
  • la formation d'une planète résulte de l'agrégation de poussières dans un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.), suivie ou non d'une accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.) gazeuse, en fonction de la masse du noyau.

Les planètes

Les planètes produisent malgré tout un peu d'énergie, détectable en infrarouge. Pour la Terre, c'est insignifiant vu de l'espace (4 000 fois moins que ce qui est reçu du Soleil) mais c'est plus sensible pour Jupiter, Saturne ou Neptune : dans l'IR, elles renvoient 2 à 2,5 fois plus d'énergie qu'elles n'en reçoivent du Soleil. Cette propriété peut être mise à profit pour la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique,...) d'exoplanètes, celles-ci devenant proportionnellement plus émissives dans l'infrarouge que les étoiles.

Dans un autre ordre d'idée on peut imaginer des planètes baladeuses, formées autour d'étoiles mais libérées ensuite de leur lien gravitationnel par éjection dans un système à N corps et ne réfléchissant plus de ce fait aucune énergie stellaire.

Les étoiles

Les étoiles les plus petites naines brunes n'ont jamais été assez massives pour engendrer un processus de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes...) thermonucléaire en leur sein, à part les plus massives qui brûlent le deutérium (Le deutérium (symbole 2H ou D) est un isotope naturel de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 1 neutron. Son nombre de masse est 2.) de leur enveloppe pendant quelques dizaines de millions d'années avant de se refroidir. Les naines brunes rayonnent un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de milliards d'années mais pas selon le processus classique (proton/proton ou CNO) ; elles n'appartiennent pas de ce fait à la séquence principale.

Propositions récentes de définition

Tout astronome a besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les...) de construire une définition scientifique qui peut s'avérer parfois assez éloignée de la définition communément admise.

Quatre définitions ont été proposées en 2005 par l'astronome Michael E. Brown qui permettent d'avoir une idée plus claire sur la question :

  1. Point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) purement historique. Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et Pluton sont des planètes et aucune autre de plus.
  2. Historique mis à jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée...). On peut envisager des raisons historiques tenant compte des dernières découvertes. Dans ce cas Mercure jusque Pluton sont des planètes ainsi que tout nouvel objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) plus grand que Pluton.
  3. La sphère gravitationnelle. Tout objet arrondi en raison de sa force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) gravitationnelle, qui ne produit pas sa propre lumière et qui gravite directement autour du Soleil, et par extension d'une étoile, est une planète. Cette définition de l'aspect régi par la gravité permet de classer le corps Cérès de la ceinture d'astéroïdes parmi les planètes.
  4. Les classes de populations. Cette définition du terme " planète " est la plus complexe mais également la plus satisfaisante d'un point de vue scientifique. Une population est un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble),...) d'individus appartenant à la même espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un...). Dans notre contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de l'analyse...) il s'agit d'un ensemble d'objets solitaires partageant les mêmes propriétés.

Michael Brown (Michel Stuart Brown est un médecin américain, prix Nobel de médecine en 1985 avec Joseph Goldstein pour leurs travaux sur la génétique et l'enzymologie.) et son équipe reconnaissent qu'il n'existe pas de définition scientifique qui épouse à la fois les conditions rencontrées dans le système solaire et notre culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :). Comme il l'a écrit " pour une fois j'ai décidé de laisser gagner la culture (La Culture est une civilisation pan-galactique inventée par Iain M. Banks au travers de ses romans et nouvelles de science-fiction. Décrite avec beaucoup de précision et de détail, La Culture peut...). Nous, scientifiques, pouvons continuer nos débats, mais j'espère que nous serons globalement ignorés ". Pour lui, la question est donc entendue : en 2005 il existe donc dix planètes dans le système solaire et une kyrielle d'autres populations de petits corps.

À l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y =...), beaucoup d'astronomes préfèrent considérer qu'il existe huit planètes (de Mercure à Neptune), et qu'en raison de leurs caractéristiques, Pluton et les autres corps de la ceinture de Kuiper, qu'ils soient petits ou gros, sont des objets d'un autre type (qu'on désigne d'ailleurs sous le terme générique de transneptuniens).

Autres systèmes planétaires

Depuis 1995, année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) de la découverte de la première planète extrasolaire, on sait qu'il existe des planètes autour d'autres étoiles. Il est même probable que leur présence soit très courante étant donné le nombre de planètes identifiées depuis lors (209 au 13 janvier 2007, voir The Extrasolar Planets Encyclopedia de l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents...) pour un chiffre (Un chiffre est un symbole utilisé pour représenter les nombres.) à jour), alors que les techniques dont on dispose pour le moment ne permettent de détecter que les planètes massives et proches de leur étoile. Même si celles qui ont été détectées jusqu'ici sont toutes des planètes géantes (au moins de la taille de Jupiter ou Saturne), les astronomes ne désespèrent pas de mettre en évidence des planètes similaires à la Terre, ce qui pourrait justifier certaines recherches d'une vie extraterrestre (La vie extraterrestre désigne toute forme de vie existant ailleurs que sur la planète Terre. Son existence reste hypothétique. En effet,...). Entre 1995 et 2005, près de 170 exoplanètes ont été ainsi découvertes.

En 2005, pour la première fois, des astronomes ont pu discerner la lumière émise directement par deux planètes, malgré la lueur éblouissante et toute proche de leurs étoiles. Jusqu'alors, les découvertes n'étaient qu'indirectes, en constatant les perturbations exercées par les planètes sur leurs étoiles ou en mesurant une baisse de luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) lors d'une éclipse (Une éclipse correspond à l'occultation d'une source de lumière par un objet physique. En astronomie, une éclipse se produit lorsqu'un objet (comme une planète ou un satellite naturel) occulte une source de lumière (comme une étoile ou un...).

Cette fois, deux découvertes presque simultanées ont été faites par deux équipes différentes observant des planètes différentes. Mais comme les deux équipes ont toutes deux utilisé le télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son homologue terrestre de ne pas être...) infrarouge américain Spitzer, la Nasa a décidé de profiter de l'occasion pour annoncer les deux découvertes en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

Le 13 juin 2005, une équipe de scientifiques américains a annoncé la découverte de la 155e exoplanète découverte depuis 1995. Les caractéristiques de cette planète sont :

  • Distance à la Terre : 15 années-lumière ;
  • Température : entre 204 et 361 degrés Celsius ;
  • Masse estimée : 5,80 à 7,50 fois celle de la Terre ;
  • Son étoile est Gliese 876 (Gliese 876 (ou Gl 876, IL Aquarii, ROSS 780) est une étoile située dans la constellation du Verseau.) (aussi connue sous le nom de BD-15°6290, une naine rouge (En astronomie, les naines rouges sont les étoiles les moins massives ; en-deçà, ce sont les naines brunes, qui ne sont pas vraiment des étoiles.) dans le Verseau).

Dans la revue Nature du 14 juillet 2005, l'astrophysicien polonais Maciej Konacki du California Institute of Technology (Caltech) a révélé qu'il avait découvert une géante gazeuse (Les géantes gazeuses sont les plus grandes des planètes. Elles sont dites gazeuses en raison de l'épaisse atmosphère qui entoure leur noyau de dimension relativement faible.), autour de HD 188753 (HD 188753 est un système stellaire triple situé à environ 149 années-lumière de la Terre dans la constellation du Cygne.), une étoile triple (un système binaire (Le système binaire est un système de numération utilisant la base 2. On nomme couramment bit (de l'anglais binary digit, soit « chiffre binaire ») les chiffres de la numération binaire. Ceux ci ne peuvent prendre que deux valeurs,...) gravitant autour d'une étoile primaire de type solaire). La planète, HD 188753 Ab (HD 188753 Ab (Autres appellations : Ho 581 Ab, BD+41°3535 Ab) est la première exoplanète qui a été découverte dans un système à trois étoiles, HD 188753.), gravite autour de l'étoile principale et est du type Jupiter chaude, c'est-à-dire une géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux...) gazeuse comme Jupiter, mais beaucoup plus proche de son étoile que ne l'est Jupiter du Soleil — plus proche de son étoile que Mercure ne l'est du Soleil, en fait ! Les modèles actuels (juillet 2005) de formation de telles planètes supposaient une formation à une distance appropriée pour une planète géante, suivie d'un rapprochement vers l'étoile centrale, ce qui n'est pas possible dans le cas particulier de HD 188753.

Formation des planètes

On considère que les planètes se forment en même temps que leur étoile, par accrétion et condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou liquide). On peut expérimenter...) d'un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière...) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout...) et de poussières sous l'influence de la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.). Tous les modèles de formation planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....) commencent donc par la formation d'une, voire de deux ou plus, étoiles au sein d'un effondrement, suivie par l'accrétion des poussières dans le disque résiduel circumstellaire.

Il faut donc commencer par dire deux mots de la formation stellaire dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) galactique.

Une galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir...) est un corps autogravitant aplati formé de gaz plus ou moins ionisés (plus ou moins chauds autrement dit) qui se stratifient selon l'épaisseur par gravité. Le plan médian, appelé plancher galactique, le plus dense, correspond pourrait-on dire à la troposphère (La troposphère est la partie de l'atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une altitude d'environ 8 à 15 kilomètres, selon la latitude et la saison. Elle est plus épaisse à l'équateur qu'aux pôles. La frontière entre la troposphère...) terrestre et c'est en son sein que se déroule la formation d'étoiles, assimilables à des précipités de gaz, suivit d'une restitution partielle sous le mode nébuleuse planétaire ou supernova, selon la masse de l'étoile. Le gaz restitué est enrichi en éléments lourds (C, N, O, Si, Al, Mg, Fe, etc.) qui se condensent en poussières, dont le rôle ultérieur est essentiel pour le phénomène qui nous occupe.

Les étoiles naissent en groupe au sein de vastes complexes moléculaires qui parsèment le plancher galactique. Ces complexes (ou nuages) moléculaires sont ainsi nommés en référence au fait que l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) s'y présente sous forme de molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite...) de dihydrogène H-H. Ces " régions H2 " (à ne pas confondre avec les région HII formée d'hydrogène ionisé moins dense mais fortement émissif sous l'effet d'un rayonnement (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration (par...) proche) sont particulièrement denses (plus de 10 000 atomes/cm3 contre 10 ou moins aux alentours, constituant les régions HII) et froides (typiquement 10 à 100 K contre typiquement 10 000 K alentours). La formation de ces régions nous introduit au phénomène central de la formation stellaire (qui se reproduira un peu différemment pour les planètes gazeuses, au moment d'accréter : l'effondrement gravitationnel).

Il y a effondrement lorsque la force de gravité créée par le nuage excède la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes physiques, en...) résultant du couple température-densité. L'effondrement est typiquement un phénomène auto-entretenu : au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans la Municipalité de Skive.) et à mesure que les molécules du nuage se dirigent vers le centre, sa densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à...) augmente et avec elle la gravité qu'il génère.

Mais le processus ne peut pourtant se continuer que s'il y a moyen d'évacuer l'énergie thermique (L'énergie thermique est l'énergie cinétique d'un objet, qui est due à une agitation désordonnée de ses molécules et de ses atomes. Les transferts...). En se contractant, c’est-à-dire en chutant librement sur lui même, le nuage convertit son énergie gravitationnelle en énergie cinétique (L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, ou force vive) est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement. L’énergie...) et celle-ci engendre une pression thermique, à l'occasion de nombreux chocs. Il faut donc que le nuage rayonne, phénomène facilité par la densité croissante, qui augmente la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques,...) des chocs moléculaires, à l'occasion non-élastiques.

Il se forme ainsi au centre un noyau de gaz, appelé pour l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure solaire »...) proto-étoile sur lequel tombe un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) de gaz à une vitesse (On distingue :) qui croit avec la gravité de l'astre, c’est-à-dire avec sa masse. Un corps en chute libre percute la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) de l'astre avec une vitesse égale a la vitesse de libération (La vitesse de libération (aussi appelée vitesse d'évasion, vitesse parabolique, vitesse de fuite, ou vitesse d'échappement, en anglais escape velocity) d'une planète...) de cet astre. Elle se mesure vite en dizaine de km/s pour la proto-étoile. Au bilan, l'énergie gravitationnelle du nuage (Eg = GM²/r) est convertie en chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) à la surface du jeune astre et ceci représente une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un...) rayonnée considérable. L'étoile naissante, avant même d'entamer le processus de fusion de l'hydrogène possède une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) de surface 10 fois supérieure à celle qu'elle adoptera en séquence principale (soit pour le Soleil de l'ordre de 60 000 K contre 6 000 K par la suite). L'intense rayonnement de la proto étoile, situé dans les UV, permet donc la poursuite du processus, tant que le nuage qui la surplombe reste transparent.

Cette transparence (Un matériau ou un objet est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la lumière. Cette notion dépend de la longueur d'onde de la lumière : ainsi, le verre est transparent dans...) est contrecarée par la présence de poussière en densité croissante avec l'effondrement et qui l'opacifie. Toutefois en même temps que le nuage se contracte, il augmente sa vitesse angulaire (En physique, et plus spécifiquement en mécanique, la vitesse angulaire ω, aussi appelée fréquence angulaire, est une mesure de la vitesse de rotation.) de rotation afin de conserver son moment M de rotation.

En tout point, M ~ w.r avec w la vitesse angulaire, en rad (L'abréviation rad désigne habituellement le radian, une unité d'angle.).s-1 et r la distance au centre de gravité. Si le r moyen diminue, w augmente : les pôles se dépeuplent en conséquence en faveur de l'équateur et ce tournoiement accéléré aplatit le nuage.

Les pôles déchargés de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...), l'étoile peut rayonner librement sur une moitié de son angle solide (En mathématiques, en géométrie et en physique, un angle solide est l'analogue tridimensionnel de l'angle plan ou bidimensionnel.). Par contre, la rotation de ce disque (où va se dérouler la formation planétaire) l'empêche de s'effondrer plus avant ce qui bloque le processus en l'absence de mécanismes à même de dissiper son énergie de rotation.

Ce disque est extraordinairement ténu, par rapport à toute forme d'état de la matière (Bien que le concept de phase soit simple, il est difficile de le définir précisément. Une bonne définition de la phase d'un système est « une région de l'espace des paramètres thermodynamiques du système dans lequel l'énergie libre est une...) qui se puisse concevoir sur Terre. Il s'agit pourtant d'un oasis (Une oasis (du grec ancien), en géographie, désigne une zone de végétation isolée dans un désert. Ceci se produit à...) dense de gaz et de poussière, à l'échelle interstellaire. Un corps de taille métrique en orbite en son sein met moins de 10 Ma pour tomber sur la proto-étoile, en dissipant son énergie gravitationnelle par frottements.

C'est dans cet intervalle que vont pouvoir se former des planètes.

Phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) A : formation des flocules centimétriques

Au départ, le nuage possède une opacité (L'opacité est l'inverse de la transparence. Qui s'oppose au passage de la lumière.) sur une épaisseur non négligeable (de l'ordre de 10 à 30 UA). La poussière responsable de cette opacité tombe doucement, à une vitesse de un à dix mètres par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde...), au sein du gaz ténu, vers le plan de rotation. En 10 000 ans environ, la proto-étoile se dote d'un disque fin de poussières (quelques kilomètres d'épaisseur) enserré dans une galette de gaz qui garde son épaisseur initiale, ou peu s'en faut. La poussière, durant sa chute au sein d'un gaz turbulent (Le HMS Turbulent (n° de coque : S 87) est un bâtiment de la classe Trafalgar de sept sous-marins nucléaires d'attaque de la Royal Navy.) forme au hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon de causes, au moins d'une reconnaissance de cause à effet d'un événement.) des flocules qui peuvent atteindre des tailles centimétriques (soit un gain de quatre ordres de grandeur). L'agrégation résulte des simples forces de contact entre grains.

Phase B : formation des planétésimaux

Avant que ces grumeaux poussiéreux aient atteint une taille kilométrique, ils génèrent une traînée hydronynamique suffisante pour les faire plonger vers la surface de la jeune étoile en moins d'un siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et...) (pour un corps de un mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) situé à une unité astronomique). Il s'agit donc d'une étape critique. La phase de formation allant du centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.) au kilomètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) (soit un gain de cinq ordres de grandeur) est une des plus difficilement modélisable, les rencontres au hasard à grande vitesse (plusieurs kilomètres à dizaines de kilomètres par seconde) étant tout autant susceptibles de pulvériser l'agrégat que de former un corps plus massif (Le mot massif peut être employé comme :) capables d'encaisser les chocs ultérieurs.

En raison de sa masse supérieure, un des corps parvient à attirer gravitationnellement des poussières du sillon planétaire dans un périmètre (Le périmètre (du grec ancien : perimetros, mesure du tour) désigne la longueur totale du contour d'une surface. Le périmètre désigne aussi la ligne de forme quelconque qui ferme une surface, elle même...) qui excède son diamètre. À l'issue de ce stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un...), il peut atteindre le kilomètre et est à la fois attractif pour ce qui l'entoure et résistant en terme de traînée. Il se forma alors un planétésimal, dont le diamètre peut atteindre cinq à dix kilomètres et la masse est de l'ordre de mille milliards de tonnes. Il deviendra un petit corps (astéroïde ou comète) ou une planète.

À ce stade, le système est peuplé de milliards de comètes coexistant avec des corps solides allant du micromète au kilomètre.

Phase C : formation des cœurs planétaires

La formation de planète à partir des planétésimaux dure environ 100 000 ans et a fait l'objet de simulations numériques qui en donnent l'image suivante :

  1. au départ, des collisions aléatoires au sein d'un ensemble de milliards de planétésimaux engendrent la croissance de certains aux dépens des autres ;
  2. dès qu'un planétésimal a gagné une masse largement supérieure à la masse moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de...) des planétésimaux voisins, il peut engloutir tout ce qui se trouve dans sa zone d'influence gravitationnelle ;
  3. une fois le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) fait autour de lui, sa croissance s'arrête faute de matériau : on a alors affaire à un cœur planétaire dont on dit qu'il a atteint sa " masse d'isolation ". À une UA, cette masse d'isolation représente environ le dizième de la masse terrestre et correspond à l'agglomération d'environ un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille...) de planétésimaux.

Phase D : formation des noyaux telluriques

Les simulations numériques montrent que les orbites circulaires des cœurs planétaires sont perturbées par les interactions gravitationnelles mutuelles et ont tendance à devenir elliptiques, ce qui favorise la collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) des cœurs et leur croissance par agglomération. Cette phase nettoie également le système en formation des innombrables planétésimaux résiduels qui, s'ils frôlent de trop près les planètes en formation sont détruits par force de marée (La force de marée est une conséquence du gradient gravitationnel s'exerçant sur le diamètre d'un corps. Elle est observable dans tout champ gravitationnel mais plusieurs cas...) ou expulsés dans l'espace interstellaire.

Dans un disque circumstellaire d'environ un millième de masse solaire (En astrophysique, la masse solaire est l'unité de masse conventionnellement utilisée pour les étoiles ou les autres objets massifs. Elle est égale à la masse de notre Soleil. Son...), une planète tellurique (Les planètes telluriques (du latin tellus, la terre, le sol), en opposition aux planètes gazeuses, sont des planètes de structure zonée en forme de sphères emboîtées semblable à celle de...) (ou rocheuse) peut se former en 10 à 100 millions d'années et le scénario qui précède rend compte avec succès de leur formation.

Phase E : formation des enveloppes gazeuses

Expliquer la formation des planètes gazeuses — quelque 100 000 ans à 1 million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un...) d'années — comme Jupiter ou Saturne dans un disque de masse minimal, tel que précédemment défini est plus problématique.

Les planètes géantes sont sans doute constituées d'un cœur solide (métaux + silicates + glaces planétaires) qui doit ensuite capturer par gravité une enveloppe gazeuse, ce qui nécessite l'atteinte d'une masse critique en-deçà de laquelle la pression due à l'énergie libérée par les planétésimaux qui rentrent en collision avec le cœur planétaire est suffisante pour s'opposer à l'effondrement gravitationnel du gaz environnant, et l'enveloppe gazeuse reste peu importante. À l'emplacement des géantes gazeuses de notre système, la masse critique est de l'ordre de 15 masses terrestres ce qui correspond à peu près à la masse de Neptune ou d'Uranus.

Au-delà de la masse critique l'accrétion ne s'arrêtera qu'après épuisement du gaz disponible dans la fraction du disque où s'est formée la planète, ouvrant ainsi un sillon dans le disque protoplanétaire (Les étoiles se forment à partir d'un nuage de gaz et de poussières dont la partie centrale s'effondre sur elle-même. Puis, à l'intérieur de la nébuleuse résiduelle, la matière se condense...). On obtient ainsi des géantes gazeuses de la masse de Jupiter (trois cents masses terrestres) ou de Saturne (cent masses terrestres).

Encore faut-il pour cela que tout le disque ne soit pas déjà retombé sur l'étoile. Or sa durée de vie (La vie est le nom donné :) n'est que de un à quelques dizaines de millions d'années.

Les simulations montrent que pour former des planètes de la masse de Saturne et de Jupiter le disque doit posséder une masse de trois à cinq fois supérieure à la masse minimale suffisante à la formation des planètes telluriques dans le temps imparti par la durée de vie d'un disque.

Principes de nommage des planètes

Les noms des planètes du système solaires sont attribués par les commissions de l'Union astronomique internationale (UAI). Celles-ci adoptent les noms des dieux de la mythologie grecque, de manière cohérente. En raison de sa couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), on dénomma la quatrième planète Mars en référence au dieu romain de la guerre (et donc du sang) et, plus récemment, la planète Eris, déesse de la discorde pour la planète naine dont la découverte a obligé les astronomes à redéfinir la notion de planète au détriment de Pluton, plus petite.

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