Perspectives réjouissantes pour les chasseurs lunaires

Notre système solaire compte de nombreuses lunes : outre la Terre et Mars, Jupiter, Saturne, Neptune et Uranus ont également des satellites naturels. On peut se demander si les lunes sont également fréquentes chez les exoplanètes qui tournent autour d'autres étoiles. "C'est un problème passionnant dans l'astronomie actuelle, auquel il est difficile de répondre pour le moment", explique Judit Szulágyi, qui travaille comme ma?tre-assistante à l'Université de Zurich et à l'ETH Zurich.

La découverte historique d'une première exomonde candidate a été annoncée en octobre 2018 par un groupe américain, mais doit encore être confirmée. Désormais, Judit Szulágyi et ses collègues Marco Cilibrasi et Lucio Mayer de l'Université de Zurich ont franchi une étape supplémentaire dans la résolution de l'énigme du nombre d'exomondes et de leur apparence potentielle. C'est ce que rapportent les chercheurs dans la revue "Astrophysical Journal Letters".

Les chercheurs se sont concentrés sur les planètes Uranus et Neptune de notre système solaire - des géantes de glace dont la masse est presque 20 fois supérieure à celle de la Terre, mais qui sont bien plus petites que Jupiter et Saturne. Uranus a un système de cinq lunes principales. En revanche, seul un grand satellite très lourd appelé Triton tourne autour de Neptune. "Il est surprenant que ces deux planètes très similaires aient des systèmes lunaires complètement différents, cela indique une histoire de formation très différente", explique Szulágyi.

Les astrophysiciens pensent que Triton a été capturé par Neptune, un événement relativement rare. Cependant, les lunes d'Uranus ressemblent davantage aux systèmes de Saturne et de Jupiter, dont on pense qu'ils ont été formés dans un disque de gaz autour des planètes à la fin de leur formation.

Simulations avec superordinateur

"Jusqu'à présent, on pensait qu'Uranus et Neptune étaient trop légères pour former un tel disque", explique Szulágyi. On pensait donc que les lunes d'Uranus avaient pu se former après une collision cosmique - comme notre propre lune, également un événement relativement rare comme la capture. Aujourd'hui, les astrophysiciens, qui sont également membres du P?le de recherche national PlanetS, ont pu réfuter cette idée précédente.

Vos projets extrêmement complexes page externeSimulations informatiques montrent qu'Uranus et Neptune ont effectivement formé leur propre disque de gaz et de poussière pendant leur formation. Les calculs ont généré sur place des lunes de glace dont la composition est très similaire à celle des satellites actuels d'Uranus. Les simulations du superordinateur "M?nch" du CSCS indiquent en outre qu'à l'origine, Neptune était également entourée d'un système lunaire multiple semblable à celui d'Uranus, mais que celui-ci a d? être détruit lors de la capture de Triton.

La nouvelle étude ne fournit pas seulement des informations sur l'histoire de notre système solaire, mais aussi sur les lunes en général. "Si les géantes de glace peuvent former leurs propres satellites, cela signifie que la population lunaire dans l'Univers est beaucoup plus importante que ce que l'on pensait jusqu'à présent", résume Szulágyi. Lors de la recherche d'exoplanètes, on découvre souvent des géantes de glace et des mini-neptunes. Cela signifie que les planètes de cette taille sont fréquentes. "Nous pouvons donc nous attendre à de nombreuses autres découvertes d'exomondes au cours de la prochaine décennie", conclut l'astrophysicienne avec conviction.

Ce résultat est également extrêmement passionnant dans la perspective de la recherche de mondes habitables. Dans notre système solaire, les deux principales cibles pour la recherche de vie extraterrestre sont les lunes glacées de Jupiter et de Saturne : Europe et Encelade. Sur l'une comme sur l'autre, des océans d'eau liquide se trouveraient sous une épaisse cro?te de glace. "Ces océans sous la surface sont évidemment des endroits où la vie telle que nous la connaissons pourrait éventuellement se développer", explique Judit Szulágyi : "Une population beaucoup plus importante de lunes glacées dans l'univers signifie donc plus de mondes potentiellement habitables que ce que l'on a imaginé jusqu'à présent. Ils seront d'excellentes cibles pour rechercher la vie en dehors du système solaire".