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La recherche

Formation et évolution des systèmes planétaires

Responsables : Clément Baruteau, Olivier Berné et Ghylaine Quitté

L’objectif de l’action pluridisciplinaire "Formation et Evolution des Systèmes Planétaires" (PLANETS) est de rassembler les communautés "planétologie du Système Solaire" et "astrophysique des planètes extrasolaires" au sein de l’IRAP pour faire émerger une nouvelle thématique transverse autour de la formation des planètes.  Cette action a pour but de partager nos savoirs et expériences, et de mettre en commun les contraintes apportées par nos différentes disciplines pour faire émerger des projets permettant d'améliorer notre compréhension de la formation et de l'évolution des systèmes planétaires. Nous nous intéressons ainsi aux questions des origines.

Voici deux exemples de thématiques et questions scientifiques qui sont abordées dans le cadre de cette action:

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Structure de la météorite PCA 91802 vue aux rayons X (adapté de Boss 2004, Nature)

A. Nous cherchons à mettre en regard les connaissances théoriques de la formation et de l'évolution planétaires, les observations, et l'analyse d'échantillons en ce qui concerne le Système Solaire. Par exemple, la structure des chondres, constituants des météorites primitives, suggère que la plupart d'entre eux ont été exposés à des épisodes répétés de chauffage intense (quelques minutes), conduisant à leur fusion totale ou partielle, suivis d'un refroidissement rapide (quelques heures). Est-ce que les caractéristiques (minéralogie, âge, histoire thermique…) observées et déterminées lors de l'étude des chondres au laboratoire peuvent être expliquées par leurs interactions répétées avec les planètes géantes en formation dans la nébuleuse solaire primordiale? Comment peut-on réconcilier le temps nécessaire à la dissipation des disques, déduit des observations, et les contraintes chronologiques déduites des météorites pour le Système Solaire? Que peut-on dire du transport des éléments chimiques dans les disques protoplanétaires à partir des données géochimiques de laboratoire et que nous apprend la modélisation d'accrétion des éléments volatils? 

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Image synthétique à 8mm d’un disque protoplanétaire où un vortex se formant dans le gaz du disque piège les particules de poussière (Baruteau & Zhu, soumis à MNRAS).

B. Les observations multi-longueurs d’onde des disques protoplanétaires apportent des contraintes précieuses sur les prémices de la formation et de l’évolution des systèmes planétaires. Les disques observés montrent une diversité de structures: des ondes spirales, des cavités plus ou moins larges, de large asymétries… Est-ce que ces structures proviennent de la dynamique du seul disque, ou bien témoignent-elles de la présence d’une ou plusieurs planètes? Plus généralement, quelles sont les signatures observationnelles des interactions disque-planètes dans le gaz et dans la poussière? Dans le cadre du futur instrument SPIRou développé à l’IRAP, nous pourrons étudier le rôle joué par le champ magnétique de l'étoile sur les processus de formation et d'évolution planétaires.

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