Au fur et à mesure que le Soleil évolue en une étoile géante rouge, l’atmosphère de notre étoile peut engloutir la Terre, et avec un vent solaire plus stable, les magnétosphères résistantes et protectrices des exoplanètes géantes peuvent être dépouillées. Crédit : MSFC/NASA
Une nouvelle étude menée par l’Université de Warwick indique que toute vie identifiée sur des planètes en orbite autour d’étoiles naines blanches a évolué après la mort de l’étoile, ce qui a révélé les conséquences des vents stellaires intenses et furieux qui frapperaient une planète alors que son étoile était en train de mourir. La recherche a été publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society et a été présentée par l’auteur principal, le Dr Dimitri Veras, aujourd’hui (21 juillet 2021) lors de la National Online Astronomy Meeting (NAM 2021).
La recherche fournit de nouvelles informations aux astronomes à la recherche de signes de vie autour de ces étoiles mortes en examinant l’effet de leurs vents sur les planètes en orbite autour des planètes alors que l’étoile passe à une phase de naine blanche. L’étude a conclu qu’il serait presque impossible pour la vie de survivre à une évolution stellaire catastrophique à moins que la planète n’ait un champ magnétique extrêmement puissant – ou magnétosphère – qui pourrait la protéger des pires impacts.
Dans le cas de la Terre, les particules du vent solaire peuvent éroder les couches protectrices de l’atmosphère qui protègent les humains des rayons ultraviolets nocifs. La magnétosphère terrestre agit comme un bouclier pour détourner ces particules à travers son champ magnétique. Toutes les planètes n’ont pas de magnétosphère, mais la Terre est générée par son noyau de fer, qui tourne comme une dynamo pour créer son champ magnétique.
« Nous savons que le vent solaire dans le passé a érodé l’atmosphère de Mars, qui, contrairement à la Terre, n’a pas une magnétosphère étendue. Ce que nous ne nous attendions pas à découvrir, c’est que le vent solaire à l’avenir peut être destructeur même pour ces planètes protégé par un champ magnétique », explique le Dr Allen Viduto du Trinity College Dublin, co-auteur de l’étude.
Finalement, toutes les étoiles ont manqué d’hydrogène qui alimente la fusion nucléaire dans leur cœur. Dans le Soleil, le noyau rétrécira et se réchauffera, provoquant une expansion massive de l’atmosphère extérieure de l’étoile en une « géante rouge ». Le soleil s’étendrait alors sur un diamètre de dizaines de millions de kilomètres, engloutissant les planètes intérieures, dont peut-être la Terre. Dans le même temps, la perte de masse de l’étoile signifie qu’elle a une force gravitationnelle plus faible, de sorte que les planètes restantes s’éloignent.
Pendant la phase de géante rouge, le vent solaire sera beaucoup plus fort qu’il ne l’est aujourd’hui, et il fluctuera considérablement. Ferras et Viduto ont modélisé les vents de 11 types d’étoiles différents, avec des masses allant de une à sept fois la masse de notre soleil.
Leur modèle a montré comment la densité et la vitesse des vents stellaires, combinées à une orbite planétaire croissante, concourent à réduire et à étendre la magnétosphère d’une planète au fil du temps. Pour qu’une planète maintienne sa magnétosphère pendant toutes les étapes de l’évolution stellaire, son champ magnétique doit être au moins 100 fois plus fort que le champ magnétique actuel de Jupiter.
Le processus d’évolution stellaire provoque également un déplacement de la zone habitable de l’étoile, la distance qui permet à la planète d’avoir la bonne température pour supporter l’eau liquide. Dans notre système solaire, la zone habitable passerait d’environ 150 millions de kilomètres du soleil – où se trouve actuellement la Terre – à 6 milliards de kilomètres, ou plus loin de Neptune. Bien que la planète en orbite puisse également changer de position pendant les phases de ramification géante, les scientifiques ont découvert que la zone habitable se déplace vers l’extérieur plus rapidement que la planète, posant des défis supplémentaires pour toute vie espérant survivre.
À la fin, la géante rouge a perdu toute son atmosphère extérieure, laissant derrière elle les restes d’une naine blanche épaisse et chaude. Ils n’émettent pas de vents stellaires, donc une fois que l’étoile atteint ce stade, le danger pour les planètes restantes est terminé.
« Cette étude démontre la difficulté de maintenir une planète dans sa magnétosphère protectrice tout au long de la ramification géante de l’évolution stellaire », a déclaré le Dr Ferras.
« Une conclusion est que la vie sur une planète dans la zone habitable autour d’une naine blanche évoluera presque certainement pendant le stade de naine blanche à moins que cette vie ne soit capable de résister à de nombreux changements extrêmes et brusques de son environnement. »
De futures missions telles que le télescope spatial James Webb dont le lancement est prévu plus tard cette année devraient en révéler davantage sur les planètes en orbite autour d’étoiles naines blanches, notamment si les planètes dans leurs zones habitables présentent des biomarqueurs de la vie, fournissant ainsi un contexte précieux pour l’une d’entre elles. découvertes potentielles.
Jusqu’à présent, aucune planète terrestre n’a été trouvée qui pourrait soutenir la vie autour d’une naine blanche, mais deux géantes gazeuses connues sont suffisamment proches de la zone habitable de leur étoile pour indiquer la possibilité d’une telle planète. Il est possible que ces planètes se soient rapprochées de la naine blanche à la suite d’interactions avec d’autres planètes à l’extérieur.
Le Dr Ferras ajoute : « Ces exemples montrent que les planètes géantes peuvent s’approcher très près de la zone habitable. La zone habitable d’une naine blanche est très proche de l’étoile car elle émet beaucoup moins de lumière qu’une étoile semblable au soleil. Cependant, le blanc les naines sont aussi des étoiles stationnaires là où il n’y a pas de vent. Une planète rabougrie peut y rester dans la zone habitable de la naine blanche pendant des milliards d’années, laissant le temps à la vie d’évoluer à condition que les conditions soient réunies.
Réunion: La réunion nationale d’astronomie de la Royal Astronomical Society
