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Une meilleure utilisation du phosphore pourrait garantir la pérennité de son approvisionnement pendant plus de 500 ans et stimuler la production alimentaire mondiale

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Une utilisation plus efficace du phosphore pourrait entraîner une limitation des stocks d’engrais importants pendant plus de 500 ans et stimuler la production alimentaire mondiale pour nourrir des populations croissantes.

Mais ces avantages ne seront obtenus que si les pays gaspillent moins dans la manière dont ils utilisent le phosphore, selon une étude de 2018 publiée aujourd’hui. La nourriture de la nature Des offres.

Environ 30 à 40 pour cent des sols agricoles souffrent d’une surexploitation du phosphore, les pays européens et nord-américains étant ceux qui en abusent le plus.

La population mondiale devrait atteindre près de 10 milliards d’habitants d’ici 2050, et on estime que pour nourrir cette population croissante, il faudra 500 millions d’hectares supplémentaires de terres arables – à moins que le phosphore ne puisse être utilisé plus efficacement. productivité.

Classé comme matière première importante par l'Union européenne et récemment un sujet de discussion par l'Assemblée des Nations Unies pour l'environnement, 20 500 kilotonnes de phosphore sont utilisées chaque année dans les sols agricoles comme engrais dans le monde.

Des inquiétudes ont été soulevées quant à son approvisionnement limité et à la perte d'eau douce, car cela pourrait détériorer la qualité de l'eau. Le phosphore provient principalement de sources minières de phosphate naturel, dont il existe seulement un nombre relativement restreint de sources situées dans des pays comme le Maroc et la Russie.

Les estimations précédentes de la quantité de phosphore qui nous reste à l’échelle mondiale variaient considérablement entre 30 et plus de 300 ans. Ces estimations précédentes étaient basées sur les pratiques de gaspillage actuelles et contiennent beaucoup d’incertitude.

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Cette dernière recherche, portant sur l'utilisation mondiale du phosphore et les concentrations dans les sols, menée par des scientifiques de l'Université de Lancaster au Royaume-Uni ainsi que d'AgResearch et de l'Université de Lincoln en Nouvelle-Zélande, a examiné les concentrations de phosphore dans les sols agricoles du monde entier pour une croissance optimale de 28 principaux cultures vivrières allant du blé et du maïs au riz et aux pommes. La recherche a révélé des sols qui ne contenaient pas suffisamment de phosphore et des sols contenant des concentrations supérieures à celles dont les plantes avaient besoin pour une croissance optimale.

Leurs découvertes jettent un nouvel éclairage sur les quantités de phosphore disponibles dans le sol et nécessaires comme engrais et révèlent que les réserves de phosphore pourraient durer jusqu'à 531 ans si nous les utilisions plus efficacement et équitablement – ​​soit 77 ans de plus que si nous adhérions aux pratiques actuelles. .

Le professeur Phil Haygarth, de l'Université de Lancaster et co-auteur de l'étude, a déclaré : « Le phosphore est un engrais essentiel qui stimule la production alimentaire dans les fermes du monde entier. C'est « l'énergie » de l'agriculture qui alimente nos systèmes alimentaires, mais nous en avons besoin. pour gérer notre nourriture. fournitures avec soin.

« Nous devons rechercher des moyens d'être plus efficaces et plus durables dans leur utilisation, et notre étude montre qu'il existe un grand potentiel pour améliorer l'efficacité de la façon dont nous utilisons les engrais phosphorés. Nous montrons qu'il est possible d'améliorer la production alimentaire mondiale sans accélérer  » L'épuisement des précieux engrais phosphorés. Les réserves mondiales d'engrais phosphorés sont limitées. « 

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« Il est peu probable que nous soyons à court de phosphore au cours des 500 prochaines années, mais seulement si nous utilisons la quantité nécessaire pour produire des rendements optimaux et mettre un terme aux applications excessives et inutiles. »

Selon l'équipe de recherche, 10 556 kilotonnes de phosphore sont gaspillées chaque année en raison d'une surexploitation, une grande partie étant dominée par le blé et les prairies en Europe et le maïs et le riz en Asie.

« De nombreux agriculteurs abusent du phosphore pour le stocker dans le sol. Cependant, les plantes ne peuvent utiliser qu'une petite partie du phosphore du sol », a déclaré le professeur Richard McDowell de l'Université de Lincoln et d'AgResearch New Zealand et auteur principal de l'étude. « Les niveaux dont les plans ont besoin pour produire des rendements optimaux éliminent le besoin de gaspiller du phosphore. S'il y a des niveaux excessifs dans le sol que les plantes ne peuvent pas utiliser, le phosphore sera probablement perdu dans l'eau, ce qui peut entraîner des problèmes de qualité de l'eau tels que l'eutrophisation. »

Mais il ne s’agit pas seulement de réductions. Les scientifiques ont également calculé, en utilisant les données mondiales sur les terres agricoles, que près des trois quarts des sols agricoles dans le monde sont déficients en phosphore – la carence en phosphore étant la plus grave dans les pays asiatiques comme l’Inde. En conséquence, les chercheurs estiment qu’environ 57 000 kilotonnes de phosphore sont nécessaires à l’échelle mondiale pour atténuer les déficits des sols et améliorer la productivité des cultures.

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Ils ont ensuite calculé que 17 500 kilotonnes de phosphore étaient nécessaires chaque année pour maintenir des concentrations optimales de phosphore dans le sol. Cela entraînerait une réduction mondiale de la demande en phosphore d'environ 3 000 kilotonnes par an.

Le professeur McDowell a déclaré : « La science est claire, mais pour utiliser le phosphore efficacement et accroître les approvisionnements, les gouvernements doivent collaborer pour élaborer des politiques qui encouragent l'utilisation du phosphore uniquement lorsque cela est nécessaire. Cela impliquera d'équilibrer la distribution du phosphore pour une croissance optimale des cultures et de réduire subventions qui soutiennent et potentiellement causent une surutilisation problématique du phosphore dans la qualité de l’eau.

Les auteurs de l'article sont les professeurs Richard McDowell et Peter Pletnyakov de l'Université de Lincoln et AgResearch, ainsi que le professeur Phil Haygarth de l'Université de Lancaster. Le professeur McDowell a reçu un financement du programme New Zealand National Land and Water Science Challenge.

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Des astronomes découvrent le plus grand trou noir de la Voie lactée : une étude

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Des astronomes découvrent le plus grand trou noir de la Voie lactée : une étude

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Un trou noir stellaire a été identifié dans la Voie Lactée.

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Un trou noir stellaire a été identifié dans la Voie Lactée.

Les astronomes ont identifié le plus grand trou noir stellaire jamais découvert dans la Voie lactée, avec une masse 33 fois supérieure à celle du Soleil, selon une étude publiée mardi.

Pasquale Panozzo, astronome au Centre national de la recherche scientifique de l'Observatoire de Paris, a expliqué à l'AFP que le trou noir, baptisé Gaia BH3, a été découvert « par hasard » à partir des données collectées par la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne.

Gaia, dédiée à la cartographie de la Voie lactée, est située à 2 000 années-lumière de la Terre dans la constellation de l'Aquila.

Grâce à la capacité du télescope Gaia à localiser précisément les étoiles dans le ciel, les astronomes ont pu déterminer leurs orbites et mesurer la masse de l'étoile invisible qui l'accompagne, 33 fois la masse du Soleil.

D'autres observations effectuées à partir de télescopes sur Terre ont confirmé qu'il s'agissait d'un trou noir d'une masse bien supérieure à celle des trous noirs stellaires déjà découverts dans la Voie lactée.

Les astronomes ont découvert le trou noir stellaire le plus massif de notre galaxie, grâce au mouvement d'oscillation qu'il provoque sur une étoile compagne. Cette image d'artiste montre les orbites de l'étoile et du trou noir, appelé Gaia BH3, autour de leur centre de masse commun. Cette oscillation a été mesurée sur plusieurs années par la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne. Des données supplémentaires provenant d'autres télescopes, notamment du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral au Chili, ont confirmé que la masse de ce trou noir est 33 fois celle de notre Soleil. La composition chimique de l’étoile compagnon indique que le trou noir s’est formé après l’effondrement d’une étoile massive contenant très peu d’éléments lourds, ou métaux, comme le prédit la théorie. Crédit : ISO/L. Calada

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Les astronomes ont découvert le trou noir stellaire le plus massif de notre galaxie, grâce au mouvement d'oscillation qu'il provoque sur une étoile compagne. Cette image d'artiste montre les orbites de l'étoile et du trou noir, appelé Gaia BH3, autour de leur centre de masse commun. Cette oscillation a été mesurée sur plusieurs années par la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne. Des données supplémentaires provenant d'autres télescopes, notamment du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral au Chili, ont confirmé que la masse de ce trou noir est 33 fois celle de notre Soleil. La composition chimique de l’étoile compagnon indique que le trou noir s’est formé après l’effondrement d’une étoile massive contenant très peu d’éléments lourds, ou métaux, comme le prédit la théorie. Crédit : ISO/L. Calada

« Personne ne s'attendait à trouver un trou noir de grande masse à proximité, et il n'a pas encore été découvert. C'est le genre de découverte que l'on fait une fois dans sa vie de chercheur », a déclaré Panozzo dans un communiqué de presse.

Le trou noir stellaire a été découvert lorsque les scientifiques ont observé un mouvement « oscillatoire » sur l’étoile compagnon sur laquelle il tournait.

« Nous pouvons voir une étoile légèrement plus petite que le Soleil (environ 75 % de sa masse) et plus brillante, en orbite autour d'un compagnon invisible », a déclaré Panozzo.

Les trous noirs stellaires résultent de l’effondrement d’étoiles massives en fin de vie et sont plus petits que les trous noirs supermassifs, dont la composition est encore inconnue.

De telles géantes ont déjà été détectées dans des galaxies lointaines grâce aux ondes gravitationnelles.

« Mais jamais dans notre pays », a déclaré Panozzo.

BH3 est un trou noir « dormant », trop éloigné de son étoile compagne pour le dépouiller de sa matière, et n'émet donc aucun rayon X, ce qui le rend difficile à détecter.

Le télescope Gaia a identifié les deux premiers trous noirs inactifs (Gaia BH1 et Gaia BH2) de la Voie Lactée.

Gaia opère à moins de 1,5 million de kilomètres de la Terre au cours des 10 dernières années et a fourni en 2022 une carte 3D des positions et des mouvements de plus de 1,8 milliard d'étoiles.

Plus d'information:
La découverte d'un trou noir dormant d'une masse de 33 masses solaires dans la mesure astronomique pré-publiée de Gaia, Astronomie et astrophysique (2024). est ce que je: 10.1051/0004-6361/202449763

Informations sur les magazines :
Astronomie et astrophysique


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Une exoplanète radioactive découverte lors d'une « tempête de marée parfaite »

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Une exoplanète radioactive découverte lors d'une « tempête de marée parfaite »

Les forces de marée peuvent-elles provoquer un rayonnement de chaleur à la surface d’une exoplanète ? C'est ce qu'un Étude récente acceptable pour Revue astronomique Une équipe de chercheurs internationaux espère traiter les données collectées à partir d’instruments au sol pour confirmer l’existence d’une deuxième exoplanète résidant au sein du système exoplanétaire. HD 104067, tout en utilisant la mission Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA pour identifier également une exoplanète candidate supplémentaire. Ce qui est unique à propos de cette planète candidate, qui orbite plus profondément que les deux autres, est que les forces de marée émergeant des deux exoplanètes les plus externes font probablement rayonner la surface de la candidate avec une température de surface atteignant 2 300 degrés Celsius (4 200 degrés). Fahrenheit), que les chercheurs appellent la « tempête de marée parfaite ».

ici, L'univers aujourd'hui Discute de cette recherche fascinante avec Dr Stephen Kane, professeur d'astrophysique planétaire à l'Université de Californie à Riverside et auteur principal de l'étude, concernant les motivations derrière l'étude, les résultats importants, l'importance des aspects de « tempête de marée » et des recherches de suivi, ainsi que les implications de ce système pour l'étude d'autres systèmes exoplanétaires. Alors, quelle était la motivation derrière cette étude ?

« L'étoile (HD 104067) était connue pour abriter une planète géante sur une orbite de 55 jours, et j'ai une longue histoire d'obsession pour les systèmes connus », explique le Dr Kane. L'univers aujourd'hui. «Lorsque TESS a détecté une planète potentielle en transit de la taille de la Terre sur une orbite de 2,2 jours (TOI-6713.01), j'ai décidé d'examiner plus en détail le système. Nous avons collecté toutes les données du vaisseau spatial et avons découvert qu'il y avait une autre planète (de masse Uranus) en orbite. sur une orbite de 13 jours. Cela a donc commencé avec les données TESS, et le système est devenu plus intéressant à mesure que nous l'étudiions.

L'histoire du Dr Kane dans la recherche sur les exoplanètes comprend d'innombrables structures du système solaire, en particulier celles contenant des exoplanètes très excentriques, mais comprend également des travaux de suivi après confirmation de la présence d'exoplanètes dans le système. Plus récemment, il fut le deuxième auteur de Stade Discussion sur la structure révisée du système HD 134606, ainsi que sur la découverte de deux nouvelles super-Terres au sein de ce système également.

Dans cette dernière étude, le Dr Kane et ses collègues ont utilisé les données des instruments HARPS (High Resolution Radial Velocity Planet Search), du spectromètre Echelle haute résolution (HIRES) et de la mission TESS susmentionnée pour vérifier les propriétés et les paramètres des deux. L'étoile mère, HD 105067, et les exoplanètes correspondantes en orbite autour d'elle. Cependant, outre la découverte d’exoplanètes supplémentaires au sein du système, comme le mentionne le Dr Kane, quels sont les résultats les plus importants obtenus par cette étude ?

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dit le Dr Kane L'univers aujourd'hui« Le résultat le plus surprenant de notre travail a été que la dynamique du système lui a fait subir des effets de marée massifs sur une période de 2,2 jours, similaires à ceux subis par Io. Cependant, dans ce cas, TOI-6713.01 subit une énergie de marée de 10 millions. fois supérieur à Io, ce qui donne 2600K. [2,300 degrees Celsius (4,200 degrees Fahrenheit)] Température superficielle. Cela signifie que la planète brille réellement aux longueurs d’onde de la lumière.

La lune de Jupiter, Io, est le corps planétaire le plus volcaniquement actif du système solaire, qui est produit par le réchauffement des marées provoqué par l'immense gravité de Jupiter tout au long de l'orbite légèrement excentrique (allongée) de 1,77 jours d'Io. Cela signifie que Io s'approche de Jupiter à certains points et s'en éloigne à d'autres points, provoquant respectivement la compression et l'expansion d'Io. Pendant des millions d'années, cette friction constante à l'intérieur d'Io a réchauffé son noyau, donnant naissance aux centaines de volcans qui composent la surface d'Io, ainsi qu'à l'absence de cratères d'impact visibles. Comme le note le Dr Kane, cette nouvelle exoplanète candidate « connaît 10 millions de fois plus d’énergie de marée que Io », ce qui pourrait soulever des questions supplémentaires concernant son activité volcanique ou d’autres processus géologiques. Par conséquent, quelle est la signification des aspects « tempête de marée » du TOI-6713.01 ?

dit le Dr Kane L'univers aujourd'hui« La raison pour laquelle TOI-6713.01 est soumis à de fortes forces de marée est due à l'excentricité des deux planètes géantes extérieures, forçant également TOI-6713.01 à se placer sur une orbite excentrique. Ainsi, j'ai fait référence à la planète comme étant prise dans une pleine tempête de marée. .»

Le système HD 104067 avec deux exoplanètes géantes forçant le TOI-6713.01 le plus intérieur dans une « tempête de marée parfaite » rappelle un peu les trois premières lunes galiléennes de Jupiter, Io, Europe et Ganymède, en ce qui concerne leurs influences gravitationnelles les unes sur les autres tout au long de leur vie. orbites. . Cependant, il existe quelques différences, puisque l'immense gravité de Jupiter est la principale force à l'origine de l'activité volcanique de Io, et que les trois lunes sont situées dans ce que l'on appelle Résonance orbitaleCe qui signifie que les orbites sont proportionnelles les unes aux autres. Par exemple, pour quatre orbites d'Io, il y a deux orbites d'Europe et une orbite de Ganymède, ce qui rend leur résonance orbitale 4:2:1, ce qui amène chaque lune à exercer des influences gravitationnelles régulières l'une sur l'autre. Ainsi, bien que l’aspect tempête de marée sur TOI-6713.01 soit causé par l’excentricité des géantes extérieures, comment cela se compare-t-il à la relation entre Io, Europe et Ganymède ?

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« La résonance de Laplace des lunes de Galilée crée une configuration particulièrement forte, car l'alignement régulier des trois lunes intérieures force régulièrement Io sur une orbite excentrique », explique le Dr Kane à Universe Today. « Le système HD 104067 n'est pas en résonance mais l'est. toujours capable de produire une configuration énergétique.

Comme mentionné, TOI-6713.01 a été découvert à l'aide de la méthode de la vitesse radiale, également connue sous le nom de spectroscopie Doppler, ce qui signifie que les astronomes ont mesuré de minuscules changements dans le mouvement de l'étoile mère lorsqu'elle était légèrement entraînée par la planète pendant l'orbite de cette dernière. Ces changements subtils font vaciller l'étoile mère lorsque les deux objets s'attirent, et les astronomes utilisent des spectrographes pour détecter les changements dans cette oscillation lorsque l'étoile se rapproche et s'éloigne de nous pour trouver des exoplanètes. Cette méthode s'est avérée très efficace pour trouver des exoplanètes Cela représente environ 20 pour cent Sur le nombre total d'exoplanètes confirmées jusqu'à présent, et La première exoplanète en orbite autour d’une étoile comme la nôtre Il a également été découvert grâce à cette méthode. Cependant, malgré l’efficacité de la vitesse radiale, l’étude note que TOI-6713.01 « n’a pas encore été confirmé », alors quelles observations supplémentaires seraient nécessaires pour confirmer son existence ?

dit le Dr Caines L'univers aujourd'hui« La planète étant si petite, elle est difficile à détecter à partir des données de vitesse radiale. Cependant, le transit semble propre et nous avons exclu la possibilité d'une contamination stellaire supplémentaire, mais nous sommes tout à fait convaincus que la planète existe à ce stade. .»

Cette étude intervient alors que le nombre total de systèmes exoplanétaires s'élève à environ 4 200, avec un nombre d'exoplanètes confirmées supérieur à 5 600 et plus de 10 100 exoplanètes candidates également en attente de confirmation. Il a été constaté que ces structures de système diffèrent considérablement de notre système solaire, qui est constitué de planètes telluriques (rocheuses) les plus proches du Soleil et de géantes gazeuses situées sur des orbites beaucoup plus éloignées. Les exemples comprennent Jupiter chaud Cette orbite dangereusement proche de leur étoile mère, certains en quelques jours seulement, et d'autres systèmes Il comprend sept exoplanètes de la taille de la Terreet certains d'entre eux tournent à l'intérieur Zone habitable. Alors, que peut nous apprendre cette structure unique du système solaire sur les systèmes exoplanétaires en général, et que reflètent les autres systèmes exoplanétaires ?

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dit le Dr Kane L'univers aujourd'hui« Ce système est un excellent exemple des environnements extrêmes dans lesquels les planètes peuvent se trouver. Il y a eu plusieurs cas de planètes telluriques proches de leur étoile et chauffées par l'énergie de l'étoile, mais très peu de cas où l'énergie marémotrice fait fondre la planète. l'intérieur. »

La découverte potentielle d'une exoplanète en orbite dans une « tempête de marée parfaite » illustre une myriade de caractéristiques que présentent les exoplanètes et les systèmes exoplanétaires, tout en contrastant avec notre propre système solaire et ce que les astronomes en ont appris jusqu'à présent. S'il est confirmé, TOI-6713.01 continuera de façonner notre compréhension de la formation et de l'évolution des exoplanètes et des systèmes exoplanétaires, non seulement dans notre Voie lactée, mais également dans tout l'univers.

« L'univers est un endroit merveilleux ! » dit le Dr Kane L'univers aujourd'hui. « Ce qui est amusant dans ce projet en particulier, c'est que tout a commencé par « Hmm… ça pourrait être intéressant » et s'est ensuite transformé en quelque chose de bien plus fascinant que ce que j'aurais pu imaginer. Allez voir le spectacle, ne manquez jamais l'occasion de le faire ! poursuivez votre curiosité.

Comment cette exoplanète de tempête de marée nous apprendra-t-elle sur les exoplanètes et autres systèmes exoplanétaires dans les années et décennies à venir ? Seul le temps nous le dira, c'est pourquoi nous étudions !

Comme toujours, continuez à faire de la science et continuez à rechercher !

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Les astronomes présentent un nouveau modèle pour la formation de planètes « flottantes » récemment découvertes

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Les astronomes présentent un nouveau modèle pour la formation de planètes « flottantes » récemment découvertes

La découverte récente d’une nouvelle classe potentielle de planètes lointaines et mystérieuses « flottantes » a suscité l’intérêt des astronomes depuis que de nouvelles images époustouflantes prises par le télescope spatial James Webb ont été partagées à la fin de l’année dernière.

Ces planètes candidates, connues sous le nom d'objets binaires de masse Jupiter (JuMBO), semblent tourner autour les unes des autres car elles flottent librement dans l'espace, sans être attachées à aucune étoile, ce qui contredit les théories dominantes sur le fonctionnement des systèmes planétaires.

Aujourd'hui, une nouvelle étude révolutionnaire réalisée par une équipe d'astrophysiciens de l'UNLV et de l'Université de Stony Brook a été publiée le 19 avril dans la revue Astronomie naturelleIl fournit un modèle convaincant de la façon dont ces organismes massifs se sont formés.

L’équipe a utilisé des techniques avancées, connues sous le nom de simulations directes à N corps, pour explorer comment les interactions au sein d’amas d’étoiles denses pourraient éjecter des planètes géantes qui restent liées entre elles par la gravité lorsqu’elles dérivent à travers la galaxie. Cette recherche importante fournit un modèle sur la façon dont ces mystérieux binaires se forment, comblant ainsi une lacune critique dans notre compréhension de l’évolution planétaire.

« Nos simulations montrent que des rencontres stellaires rapprochées pourraient éjecter spontanément des paires de planètes géantes de leurs systèmes d'origine, les obligeant à orbiter l'une autour de l'autre dans l'espace », a déclaré l'auteur de l'étude Yihan Wang, chercheur postdoctoral au Centre d'astrophysique du Nevada à l'UNLV. « Ces résultats pourraient changer radicalement notre perception de la dynamique planétaire et de la diversité des systèmes planétaires de notre univers. »

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La recherche indique que de tels événements sont plus susceptibles de se produire au sein d’amas d’étoiles densément peuplés, ce qui suggère que les planètes binaires flottantes pourraient être plus courantes qu’on ne le pensait auparavant. Les propriétés de ces paires planétaires, telles que leur séparation et leur excentricité orbitale, fournissent de nouvelles informations sur les conditions environnementales violentes qui influencent la formation des planètes.

« Il présente les interactions stellaires dynamiques comme un facteur important dans le développement de systèmes planétaires inhabituels dans des environnements stellaires denses », a déclaré Rosalba Perna, co-auteur de l'étude et professeur de physique et d'astronomie à l'Université de Stony Brook.

Selon les chercheurs, ces nouveaux travaux élargissent nos connaissances sur la formation planétaire et ouvrent également la voie à de futures observations utilisant le télescope spatial James Webb (JWST), qui pourraient fournir davantage de preuves à l'appui des prédictions de l'équipe.

« Comprendre la formation d'objets massifs nous aide à remettre en question et à améliorer les théories dominantes sur la formation planétaire », a déclaré Zhaohuan Zhu, astrophysicien à l'UNLV et co-auteur de l'étude. « Les observations du télescope spatial James Webb peuvent nous aider à y parvenir, en fournissant de nouvelles informations avec chaque observation qui nous aideront à mieux formuler de nouvelles théories sur la formation des planètes géantes. »

À propos du papier

« Planètes binaires flottant librement suite à leur éjection lors de rencontres stellaires rapprochées», a été publié le 19 avril dans le magazine Astronomie naturelle.

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