Formation des planètes: le mystère de la "ligne des glaces"

Publié par Adrien le 05/08/2021 à 09:00
Source: CNRS INSU

Impact des températures des poussières sur la concentration en monoxyde de carbone (CO): comparaison de la distribution en altitude z/H et distance à l'étoile r du CO entre deux simulations de disques:
- Disque comportant une seule taille de grain (En météorologie maritime: Un grain est un vent violent et de peu de durée qui s'élève...).
- Disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...) contenant une distribution plus réaliste de grains.
© S. Gavino
La formation d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) s'accompagne de la formation d'un disque de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) et de poussière (disque protoplanétaire) gravitant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...), au sein duquel se forment peu à peu les planètes. L'évolution de ces disques et plus généralement la formation des planètes font encore l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) de nombreux questionnements, car il s'agit de mécanismes complexes et difficiles à observer.

Le travail effectué par une équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) du Laboratoire d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) de Bordeaux, en collaboration avec l'IRAM, l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Kiel et l'Université de Yunnan remet en question les connaissances établies sur les lignes de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) des disques protoplanétaires.

Jusque-là, les astronomes définissaient une ligne de glace comme une frontière (Une frontière est une ligne imaginaire séparant deux territoires, en particulier deux...) spatiale en-deçà de laquelle une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...) chimique se trouverait sous forme de gaz à cause de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) produite par l'étoile, et au-delà de laquelle cette même espèce chimique, éloignée de la chaleur de l'étoile, se déposerait sous forme de glace à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) des grains de poussière du disque protoplanétaire (Les étoiles se forment à partir d'un nuage de gaz et de poussières dont la partie centrale...).

Or, à même distance orbitale, la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) n'est pas la même pour tous les grains: un gros grain est plus froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) qu'un grain de taille micronique. La transition gaz - solide est progressive, s'étalant sur plusieurs unités astronomiques. Mieux vaut parler alors de bandes de glaces plutôt que de lignes de glace.

Les calculs astrochimiques de modèles de disques protoplanétaires sont habituellement effectués en utilisant une seule population de grains de poussière, censée imiter les effets de différentes populations contenues dans un disque réel. Cette nouvelle étude, basée sur des simulations numériques complexes de disques composés de distributions plus réalistes de grains de poussière, suggère que les modèles classiques ne permettent pas de reproduire ces effets de températures des poussières sur la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...).

En savoir plus:
Impact of Size-dependent Grain Temperature on Gas-Grain Chemistry in Protoplanetary Disks: the case of low mass star disks - Astronomy & Astrophysics, 2021.
S. Gavino, A. Dutrey, V. Wakelam, S. Guilloteau, E. Di Folco, W. Iqbal, J. Kobus (Les kobs du genre Kobus comptent plusieurs espèces :), S. Wolf, E. Chapillon et V. Piétu.
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038788
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