La triste réalité de l'Univers est que toutes les étoiles mourront finalement. Et quand ils le font, qu'arrive-t-il à leurs bébés? Habituellement, le pronostic pour les planètes autour d'une étoile mourante n'est pas bon, mais une nouvelle étude dit que certains pourraient en fait survivre.
Un groupe d'astronomes a examiné de plus près ce qui se passe lorsque des étoiles, comme notre Soleil par exemple, deviennent des naines blanches à la fin de leur vie. Il s'avère que des planètes plus denses comme la Terre pourraient survivre à l'événement. Mais seulement s'ils sont à la bonne distance.
Cette nouvelle recherche vient des astronomes du groupe d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Warwick. Leur article a été publié dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society. Le titre est «Relaxation orbitale et excitation de planètes interagissant de manière marée avec des naines blanches».
Une naine blanche est l'état final d'une étoile qui n'est pas assez massive pour devenir une étoile à neutrons. Dans notre Voie lactée, environ 97% des étoiles deviendront des naines blanches.
"Le document est l'une des toutes premières études consacrées aux effets des marées entre les naines blanches et les planètes."
Dr Dimitri Veras, Université de Warwick.
Quand une étoile épuise son carburant et devient une naine blanche, ce n'est pas une transition douce. L'étoile souffle sur ses couches externes de gaz et forme une nébuleuse planétaire. Toutes les planètes en orbite peuvent être violemment déchiquetées par cette expulsion gazeuse cataclysmique.
Après cela, tous les corps survivants seront soumis à des forces de marée massives créées lorsque l'étoile s'effondrera dans son état de naine blanche super dense. Les forces de marée pourraient entraîner des planètes en orbite vers de nouvelles orbites, ou même les éjecter complètement du système solaire.
Les émissions de rayons X mortelles sont aggravées par ce scénario destructeur. Si certains des corps en orbite sont détruits ou dépouillés de matière, cette matière peut tomber dans l'étoile, provoquant l'émission par le nain blanc de rayons X. Il est difficile d'imaginer une vie survivant à la transition d'une étoile vers un nain blanc, mais si certains le faisaient, les rayons X seraient le coup de grâce. En tout cas, l'environnement autour d'une naine blanche n'est pas un endroit agréable.
Selon cette nouvelle étude, certaines planètes peuvent survivre à cet environnement mortel, si elles sont suffisamment denses et si elles sont à la bonne distance.
Leur survie dépend de ce que l'on appelle à juste titre le «rayon de destruction». Le rayon de destruction est «la distance de l'étoile où un objet maintenu uniquement par sa propre gravité se désintégrera en raison des forces de marée», selon un communiqué de presse. Si des planètes sont détruites par la naine blanche, cet anneau de débris se formera dans le rayon de destruction.
L'étude montre également que plus une planète est massive, moins elle a de chances de survivre aux nouvelles interactions de marée dans son système solaire. Une planète moins massive sera secouée par les mêmes forces, mais sa masse inférieure pourrait lui permettre de survivre.
La survie d'une planète donnée est compliquée et dépend d'un certain nombre de facteurs, comme sa masse et son emplacement par rapport au rayon de destruction. Mais cela dépend aussi de la viscosité d'une planète. Un type d'exoplanète appelé «exo-Terre à faible viscosité» peut être avalé par l'étoile même si elle est à moins de cinq fois la distance du centre de la naine blanche et de son rayon de destruction. (Encelade est un bon exemple d'un corps à faible viscosité.)
Il existe également des «exo-Terres à haute viscosité» qui peuvent être facilement avalées si elles sont situées à une distance deux fois supérieure à la séparation entre le centre de la naine blanche et son rayon de destruction. Une exo-Terre à haute viscosité est une planète avec un noyau dense composé entièrement d'éléments plus lourds.
L'auteur principal de l'article est le Dr Dimitri Veras du Département de physique de l'Université de Warwick. Le Dr Veras a déclaré: «Le document est l'une des toutes premières études consacrées aux effets des marées entre les naines blanches et les planètes. Ce type de modélisation aura une pertinence croissante dans les années à venir, lorsque d'autres corps rocheux seront probablement découverts près des naines blanches. »
Le Dr Veras souligne rapidement les limites de cette recherche. Cela ne s'applique qu'aux planètes homogènes. Cela signifie des planètes dont la structure est la même, plutôt qu'une planète comme la Terre, avec plusieurs couches dans sa structure. La modélisation de planètes comme la Terre est extrêmement compliquée.
"Notre étude, bien que sophistiquée à plusieurs égards, ne traite que des planètes rocheuses homogènes qui sont cohérentes dans leur structure tout au long", a déclaré le Dr Veras. «Une planète multicouche, comme la Terre, serait beaucoup plus compliquée à calculer, mais nous étudions la possibilité de le faire également.»
"... notre étude démontre que les planètes rocheuses peuvent survivre aux interactions de marée avec la naine blanche d'une manière qui pousse légèrement les planètes vers l'extérieur."
Dr Dimitri Veras, Université de Warwick.
L'étude souligne la complexité de la détermination d'une distance de sécurité d'une étoile naine blanche. Mais il y aura toujours une distance de sécurité. Pour une planète rocheuse et homogène, elle devrait être capable de résister à l’engloutissement et de survivre aux forces de marée si elle est située à distance de la naine blanche de «environ un tiers de la distance entre Mercure et le Soleil» selon l’étude.
Cette étude aidera à déterminer comment les astronomes chassent les exoplanètes autour des étoiles naines blanches. Et puisque les étoiles naines blanches sont si nombreuses, l'utilité des études est garantie.
«Notre étude invite les astronomes à rechercher des planètes rocheuses à proximité - mais juste à l'extérieur - du rayon de destruction de la naine blanche», a déclaré le Dr Jusqu'à présent, les observations se sont concentrées sur cette région intérieure, mais notre étude démontre que les planètes rocheuses peuvent survivre à la marée interactions avec la naine blanche d'une manière qui pousse légèrement les planètes vers l'extérieur. "
Le Dr Veras dit que leur étude informe également la recherche d'exoplanètes autour des naines blanches en recherchant la signature géométrique d'une exoplanète dans le disque de débris. C'est un fait bien connu que les corps dans un anneau de débris, ou dans un disque protoplanétaire, peuvent laisser leur marque dans l'anneau, signalant leur présence à des observateurs éloignés.
«Les astronomes devraient également rechercher des signatures géométriques dans les disques de débris connus. Ces signatures pourraient être le résultat de perturbations gravitationnelles d'une planète qui se trouve juste à l'extérieur du rayon de destruction ", a déclaré le Dr." Dans ces cas, les disques auraient été formés plus tôt par l'écrasement d'astéroïdes qui s'approchent périodiquement et entrent dans le rayon de destruction. du nain blanc. "
Avec la mise en ligne de télescopes plus puissants dans les prochaines années, et avec la recherche d'exoplanètes, l'équipe derrière le journal espère que leur travail aidera les chasseurs de planètes à sonder avec succès les systèmes de nains blancs.
