embryon planétaire

Dans le nuage dense de gaz et de poussière où naissent les étoiles massives, deux jeunes étoiles se sont récemment frôlées de très près. Leur danse ne dure qu'une soixantaine d'années, et pour la première fois, les astronomes en ont observé les détails.

Deux étoiles tournent l'une autour de l'autre comme des danseurs qui se rapprochent puis s'éloignent. Avec le temps, l'une enfle et ses couches externes se déversent sur sa voisine. Celle qui reçoit la matière étrangère ne se distingue en rien d'une étoile solitaire — mais sa surface se souvient de tout.

Au cours des premiers demi-milliards d'années après le Big Bang, les galaxies poussaient comme du chiendent. Le gaz s'y engouffrait à toute vitesse et s'effondrait en étoiles sans rencontrer de résistance. Cette période est appelée « formation d'étoiles sans entrave ».

La naissance d'une lune est un accident cosmique. Deux jeunes planètes entrent en collision, et un nuage de débris incandescents se met à tourbillonner autour du monde survivant. De ce disque, comme de l'argile sur un tour de potier, un satellite se façonne avec le temps. C'est probablement ainsi qu'est née notre Lune.

Il y a un quart de siècle, Michel Mayor et Didier Queloz découvraient la première exoplanète de type Jupiter chaud — et brisaient tous les canons de la formation planétaire.

Autour de certaines jeunes étoiles, où la formation stellaire vient tout juste de s'achever, ne tournent pas de simples anneaux de poussière, mais de véritables champs de bataille planétaires : les disques de débris extrêmes.

Oubliez les images habituelles des noyaux planétaires — la frontière nette entre roche et gaz est révolue. La sonde Juno, en plongeant dans le champ gravitationnel de Jupiter, et Cassini, dans les bras de Saturne, ont découvert que les éléments lourds ne sont pas concentrés au centre mais étalés sur une vaste région…

Quand nous plongeons notre regard dans le cosmos, nous voyons le passé. La loi d'Edwin Hubble transforme le décalage vers le rouge en machine à remonter le temps : la lumière de la galaxie UDS 12999 a mis 7,6 milliards d'années pour nous parvenir — plus de la moitié de la vie de l'Univers.

Une sphère presque sans poids pour sa taille tourne autour de son étoile tous les quatre jours. La planète TOI-2195 A b est une véritable énigme : par sa masse, elle est un peu plus lourde que Neptune, mais elle s'est gonflée jusqu'à atteindre des volumes jupitériens. S'il existait un océan assez grand, cette exoplanète flotterait à sa surface, tel un énorme ballon gonflable.

Les galaxies lenticulaires sont les « discrètes » du cosmos : elles ont un disque, mais pas de bras spiraux brillants. Leur origine est restée longtemps mystérieuse. Une équipe de scientifiques a lancé la simulation informatique Hydrangea et a suivi le destin de chaque galaxie, de sa jeunesse à nos jours.

La jeune Terre était une boule bouillante de roche liquide, tandis que Théia, qui l'a percutée, avait eu le temps de refroidir et de se solidifier.

Un organisme vivant est une machine qui fait constamment passer de l'énergie à travers lui et la transforme en chaleur. Ce cycle interne est appelé production interne d'entropie (une mesure de la dissipation d'énergie). Mais il y a environ 2,5 millions d'années, nos ancêtres ont lancé un second circuit — externe. Ils ont pris en main une pierre taillée, puis une branche en feu.

Dans les catalogues d'exoplanètes, on trouve une multitude de mondes dont la taille se situe entre celle de la Terre et celle de Neptune. On les divise en deux groupes : les super-Terres rocheuses et les mini-Neptunes gazeuses.

Une personne sur une vieille photo se tient dans une foule tout en tournant sur elle-même — deviner son âge est presque impossible. C'est à peu près ainsi que les astronomes déterminent l'âge et la masse des étoiles lointaines, et ils se trompent souvent.

Il y a huit cents millions d'années, dans la ceinture principale d'astéroïdes, un encrier géant s'est brisé. Le corps parent, de plus de cent kilomètres de diamètre, composé de chondrites carbonées primitives, s'est soudainement désintégré près de la résonance J3:1 avec Jupiter.

Les détecteurs captent les « ondulations » des ondes gravitationnelles provenant de la fusion de trous noirs ou d'étoiles à neutrons — comme un écho de la cuisine où se prépare un plat cosmique.

Quand un télescope capte la lumière d'une naine blanche lointaine, le spectrographe y décèle parfois des éléments lourds — calcium, fer, magnésium. Ces métaux n'ont pas pu rester dans la fine atmosphère du vestige stellaire ; ils sont la trace de débris planétaires récemment tombés.

L'idée d'une vie d'origine extraterrestre fascine depuis longtemps. Fred Hoyle imaginait des bactéries voyageant entre les étoiles. Ces nouveaux travaux explorent une route plus proche, mais tout aussi intrigante : de Mars à la Terre.

La cosmologie traverse une période étrange. D'un côté, le modèle standard avec la matière noire et l'énergie noire décrit parfaitement la structure à grande échelle. De l'autre, il craque de toutes parts.

Dans l'Univers primordial, la densité des amas stellaires était si élevée que des étoiles colossales, de la taille du Système solaire, s'y formaient. Si une telle géante remplaçait le Soleil, sa frontière extérieure s'étendrait jusqu'à l'orbite de Jupiter.

Les jeunes systèmes planétaires ressemblent à un orchestre qui vient de commencer une répétition : tous les musiciens s'efforcent de jouer au même rythme.

Une roche, arrachée d'une planète par l'impact d'un astéroïde, traverse l'espace et tombe sur une autre. Si des spores de microbes se cachent à l'intérieur, elles peuvent survivre au froid, aux radiations et à un atterrissage brutal. Voilà à quoi ressemble la panspermie — l'idée que la vie voyage entre les mondes.

Le télescope Kepler a observé des milliers d'étoiles pendant des années, détectant les planètes grâce aux minuscules baisses de luminosité lorsqu'elles passent devant leur étoile. Ce passage, ou transit, permet de mesurer la taille de la planète, mais pas la forme de son orbite.

La pâte monte plus vite si elle contient déjà de la levure. De la même manière, les galaxies ont peut-être pu se former plus rapidement si des trous noirs s'y trouvaient déjà.

Le jeune système solaire ressemblait à un immense chantier : autour du Soleil nouveau-né tourbillonnait un disque de gaz et de poussière, et de cette poussière se sont peu à peu agrégés des cailloux, des blocs, puis des embryons de planètes — les planétésimaux.

Il y a 4 milliards d'années, la jeune Terre était impitoyablement bombardée de météorites, laissant des cratères en forme d'entonnoirs. Les pluies les remplissaient d'eau, formant des mares peu profondes où s'accumulaient des bulles graisseuses.

Le corps glacé Arrokoth ressemble à un bonhomme de neige : deux sphères pressées l'une contre l'autre. De tels objets à deux têtes sont nombreux au-delà de l'orbite de Neptune, dans la ceinture de Kuiper. On a longtemps pensé qu'ils naissaient de la collision lente de deux corps distincts. Une nouvelle modélisation révèle une autre voie.

La jeune étoile PDS 66 est entourée d'un disque plat de gaz et de poussière — le berceau de futures planètes.

Lorsque l'embryon grandit, ses cellules ne se contentent pas de se diviser : elles touchent constamment leurs voisines, comme des passagers dans un bus bondé. De la force de ces contacts dépend la direction dans laquelle une cellule se déplace et la forme que prendra le tissu.

La Terre est comme une pâte préparée selon une recette précise : deux parts d'eau pour une part de terre. Trop d'eau, et la planète devient un océan sans fin, où l'intelligence n'a rien à quoi se raccrocher. Trop de terre, et l'eau s'enfonce dans les profondeurs, laissant place à un désert.

Au nord de la plaine d'Arabia Terra s'étendent des champs qui ressemblent à un cerveau géant : crêtes et sillons serpentent comme des circonvolutions. Sur Terre, de tels motifs apparaissent dans les régions froides lorsque l'eau du sol gèle puis dégèle, et que les pierres se rassemblent d'elles-mêmes en bandes.

Deux étoiles tournent l'une autour de l'autre, comme un couple de patineurs sur la glace. Toutes deux ressemblent au Soleil, mais l'une brille plus fort et s'est gonflée, tandis que l'autre est restée compacte.

À 350 années-lumière de nous, quatre planètes orbitent autour de l'étoile V1298 Tau. Elles sont 5 à 10 fois plus grandes que la Terre, mais plus légères qu'elles n'en ont l'air. Pendant neuf ans, les astronomes ont suivi leur mouvement pour comprendre leur composition et leur histoire.

La jeune étoile TOI-451 vacille légèrement lorsque ses trois planètes tournent autour d'elle. Chaque balancement est comme le frémissement d'une toile d'araignée quand une petite araignée y rampe. Les astronomes ont capté ces frémissements pour déterminer le poids des planètes. Ils ont observé l'étoile pendant plusieurs mois avec des télescopes au sol.

Grâce au télescope Keck et à la méthode de spectroscopie (analyse de la lumière qui révèle la vitesse de rotation), des astronomes ont mesuré 32 objets : des planètes géantes aux naines brunes — des corps plus lourds que les planètes mais plus légers que les étoiles, qui ne se sont jamais allumés.

Dans un amas stellaire, comme sur une piste de danse bondée, les étoiles massives restent rarement seules. Le plus souvent, elles tournent en paires ou en trios, et la distance entre elles peut être plus petite que celle de la Terre au Soleil.

Dans l'Univers primordial, quelques centaines de millions d'années après le Big Bang, des « graines » particulières se formaient dans d'épais nuages de gaz : des trous noirs supermassifs. La simulation informatique a montré que ces germes étaient dix fois plus lourds qu'on ne le pensait : chacun pesait un million de soleils.

Deux étoiles tourbillonnent dans une danse rapprochée. L'une est une étoile à neutrons, une sphère ultra-dense de la taille d'une ville mais avec une masse d'une fois et demie celle du Soleil. L'autre est une étoile ordinaire qui gonfle et transfère sa matière à sa voisine.

Lorsque d'innombrables astéroïdes ont frappé la jeune Terre, ils ont arraché des morceaux de son manteau. Ces débris se sont enroulés dans un disque de poussière cosmique autour de la planète et, comme une boule de neige dans une tempête, se sont agglomérés pour former la Lune.

Tout comme la levure transforme la farine en une pâte bien levée, l'« assaisonnement » radioactif d'une supernova — l'explosion d'une étoile massive en fin de vie — aide à façonner une planète rocheuse. L'ingrédient clé ici est l'aluminium-26, un isotope radioactif qui, en se désintégrant, libère de la chaleur.