Vous avez déjà passé un chiffon sur une étagère et regardé les grains de poussière s'envoler dans un rayon de lumière ? Cette poussière-là, banale, domestique, est cousine de celle qui, il y a 4,5 milliards d'années, a formé la Terre. Grain par grain, ces infimes particules se sont agrégées, collées, compactées, jusqu'à former des rochers, puis des planètes entières.

Notre Soleil, lui, a eu la chance d'être seul. Pas de voisins pour perturber ce ballet fragile, pas de gravité étrangère pour disperser la poussière avant qu'elle ne devienne monde. Mais dans notre Galaxie, cette solitude est une exception : la majorité des étoiles vivent en couple, en trio, voire en quatuor. Dans ces systèmes agités, la poussière a-t-elle une chance de survivre assez longtemps pour former des planètes ?

C'est précisément la question à laquelle s'attaque Nicolás Cuello depuis son arrivée à l’Université Grenoble Alpes en décembre 2023. À la tête de l'équipe Stellar-MADE, il combine simulations hydrodynamiques, mécanique céleste et observations du radiotélescope ALMA pour percer les secrets de la formation planétaire dans les environnements les plus turbulents de l'Univers.

Étudier comment les planètes naissent autour de plusieurs étoiles, c'est aussi regarder notre propre Système Solaire depuis un angle radicalement nouveau.

Quand les étoiles se perturbent mutuellement

Les disques protoplanétaires sont ces immenses anneaux épais de gaz et de poussières, faisant plusieurs fois la taille du Système Solaire, qui entourent les étoiles jeunes et au sein desquels les planètes se construisent progressivement. Dans un système à étoile unique, ce disque évolue de façon relativement ordonnée. Mais que se passe-t-il lorsqu'une, ou plusieurs, étoiles compagnes viennent perturber cet équilibre fragile ?

Les forces gravitationnelles générées par les compagnons stellaires peuvent tordre, découper ou fragmenter les disques. Elles modifient la dynamique des grains de poussière, accélèrent, ou bloquent leur croissance en planétésimaux. Elles peuvent même déclencher des épisodes d'accrétion violents comparables aux sursauts de luminosité des étoiles dites FU Orionis, des flashs soudains et temporaires révélant une chute brutale de matière sur l'étoile, changeant radicalement la composition chimique des premiers solides du disque.

Alpha Centauri, TOI-2267 et les planètes de demain

Loin d'être purement théorique, les recherches de Nicolás Cuello s'ancrent dans des systèmes bien réels. Le système triple le plus proche du Soleil, formé par l'étoile binaire Alpha Centauri et Proxima Centauri, a fait l'objet d'une modélisation dynamique publiée en 2024. L'équipe s'est posé la question : quelle quantité de matériel était disponible autrefois dans les disques autour des deux étoiles d'Alpha Centauri pour former des planètes ? Un enjeu concret, puisque des planètes ont été confirmées autour de Proxima Centauri, et que d'autres sont proposées dans Alpha Centauri, faisant de ce système triple voisin un laboratoire naturel fascinant. Plus récemment, la découverte d'exoplanètes de type terrestre dans le système binaire TOI-2267 ouvre une perspective supplémentaire : des planètes semblables à la Terre peuvent bel et bien émerger dans des environnements à étoiles multiples.

Les simulations développées par l'équipe Stellar-MADE permettent désormais de guider les futures observations astronomiques en identifiant quels systèmes sont les plus susceptibles d'héberger des planètes, un enjeu majeur pour les missions comme PLATO (ESA), les télescopes du VLT ou les radiotélescopes ALMA et SKA.

Un projet ancré dans la société

Au-delà des publications et des conférences internationales, Nicolás Cuello a fait de la diffusion des connaissances une composante à part entière de son projet. Une bande dessinée scientifique sur les exoplanètes, traduite en quatre langues, permet de partager avec le public les mystères de la diversité planétaire. Des interventions dans les écoles locales, des expositions sur la solarigraphie pour observer le chemin du Soleil dans le ciel : autant d'initiatives qui ancrent la recherche fondamentale dans le quotidien.

Car au fond, comprendre comment les planètes se forment autour d'autres étoiles, c'est aussi mieux comprendre pourquoi notre propre Système Solaire a pris la forme qu'il a, et ce qu'il pourrait devenir dans un futur lointain.

Ces interactions stellaires façonnent l'architecture finale des systèmes planétaires bien avant que la première planète n'existe.

Perspectives : une discipline en plein essor

La formation planétaire dans les systèmes multiples reste l'un des chantiers les plus ouverts de l'astrophysique contemporaine. Si les observations du télescope ALMA ont révolutionné notre vision des disques protoplanétaires, de nombreuses questions demeurent : comment se forment précisément les planètes géantes dans ces environnements perturbés ? Quelles architectures planétaires sont possibles autour de systèmes triples ou quadruples ? Comment mieux détecter ces exoplanètes avec les instruments de prochaine génération ?

L'équipe Stellar-MADE, pleinement opérationnelle et insérée dans des collaborations internationales d'envergure (FAUST, exoALMA, PLACID, PLATO), est aujourd'hui l'une des rares à aborder ces questions de façon aussi intégrée, en combinant modélisation, observation et mécanique céleste. Une approche qui, à mesure que les instruments gagnent en résolution, promet des découvertes majeures dans les années à venir.