Impact de la Multiplicité Stellaire sur la formation planétaire à travers l'évolution de disques – Stellar-MADE

RÉSUMÉ. Dans les régions actives de formation stellaire, les disques protoplanétaires autour des étoiles jeunes agissent comme des “usines” planétaires. De récentes campagnes d'observation ont montré que la majorité des proto-étoiles appartiennent à des systèmes stellaires multiples: plus les étoiles sont jeunes, plus le degré de multiplicité est élevé. Les disques protoplanétaires jeunes sont donc fortement affectés par la multiplicité stellaire, modifiant inévitablement la manière dont les planètes se forment. L'évolution détaillée des systèmes multiples avec disques et planètes reste cependant à explorer. Étant donné que la plupart des modèles actuels ont été conçus pour des systèmes à une étoile, il est urgent et nécessaire d'étendre ces modèles aux étoiles multiples (binaires, triples, quadruples, etc.). Cela ouvrira la voie à une meilleure compréhension du processus de formation des planètes dans notre galaxie.

Le projet Stellar-MADE vise à fournir une vue d'ensemble de la dynamique des disques et de la formation des planètes au sein des systèmes stellaires multiples. Je propose d’étudier avec mon équipe les systèmes stellaires multiples en profondeur afin de:
(1) Établir les voies de formation des disques protoplanétaires autour de objets stellaires jeunes;
(2) Suivre la dynamique des disques et la croissance des grains pour identifier les régions de formation des planétésimaux;
(3) Caractériser les architectures planétaires et la population d’exoplanètes.

Pour atteindre nos objectifs, nous effectuerons des simulations hydrodynamiques et N-corps, en développant et en adaptant des codes de pointe (Phantom, mcfost, rebound). Nos calculs incluront un large éventail de processus physiques: thermodynamique du disque, transfert radiatif, perturbations gravitationnelles, friction aérodynamique, croissance de la poussière et résonances de moyen mouvement (MMR). Cela nous permettra d'identifier et de quantifier les effets de la multiplicité stellaire au cours de l'évolution. Mes travaux précédents sur les étoiles binaires constituent la “preuve de concept” qu'il est possible de relier de manière cohérente l'évolution des disques protoplanétaires aux architectures planétaires. Dévoiler les effets de la multiplicité stellaire sur la formation des planètes sera une percée majeure.

OBJECTIFS SPÉCIFIQUES. Le but central de ce projet est d'étudier l'impact de la multiplicité stellaire sur la formation des planètes: dès la formation des disques dans les nuages gazeux jusqu'au stade final où les étoiles hébergent des systèmes planétaires stables. Trois questions scientifiques guideront notre recherche:
Quelles sont les conditions initiales des disques protoplanétaires autour des objets stellaires multiples?
Pour les corps solides et les planétésimaux, où peuvent-ils se former dans les disques au sein des systèmes stellaires multiples?
Quelles sont les architectures planétaires les plus stables dans les systèmes stellaires multiples ?

IMPACT SCIENTIFIQUE. Ce projet dévoilera les effets de la multiplicité stellaire sur la formation des planètes, ce qui nous permettra d'interpréter l'ensemble de la population exoplanétaire sous un nouveau prisme. Nos résultats attendus seront à la base de futurs travaux sur les systèmes stellaires multiples. En effet, la multiplicité est la norme – et non pas l’exception – dans les zones de formation stellaire. Il est donc primordial de comprendre l’impact de la multiplicité stellaire sur la formation des planètes. La nature innovante de cette proposition garantira un impact élevé au niveau international, plaçant l'équipe Stellar-MADE à l'avant-garde du domaine émergent de l’étude des disques et des planètes dans les systèmes multiples. Nos résultats ouvriront de nouvelles voies de recherche comme par exemple l'étude du réservoir chimique des disques à travers l'évolution stellaire, la formation détaillée des planétésimaux, et leur impact sur la composition des exoplanètes dans notre galaxie.