Des planètes habitables autour des naines blanches

Des planètes habitables autour des naines blanches

Quatre-vingt dix-sept pour cent des étoiles de la Voie lactée finiront leur vie sous forme de naines blanches, des étoiles dont la taille est proche de celle de la Terre. Un astrophysicien américain pense que des exoterres habitables pourraient exister autour de ces cadavres stellaires constituant 5 % des étoiles de la Galaxie. Leur détection serait simple et rapide.




Lorsqu’une étoile ne dépasse pas les 8 à 10 masses solaires, son destin n’est pas de finir en explosant sous la forme d’une supernova. Après être passée par le stade de géante rouge et avoir expulsé une partie de ses couches externes, elle finira généralement sous la forme d’un astre pesant de 0,5 à 0,7 fois la masse du Soleil mais dont le diamètre est de l’ordre de celui de la Terre. Initialement très chaude, les réactions nucléaires ayant conduit à la fusion de l’hydrogène en hélium et souvent de l’hélium en carbone et oxygène ne s’y produisent plus. Seule ce qu’on appelle la pression de dégénérescence des électrons relativistes constituant cet astre s’oppose alors à son effondrement gravitationnel. Il entame alors un long processus de refroidissement qui peut durer plus de 1030 années.

On ne penserait pas à chercher des exoplanètes autour d’une telle étoile et encore moins des exoplanètes habitables. C’est pourtant cette possibilité qu’a étudié un astrophysicien de l’Université de Washington à Seattle, Eric Agol. On le connaît entre autres pour ses travaux sur les vents supersoniques des exoplanètes.

Un transit planétaire visible au sol avec un télescope de 1 mètre

L’idée n’est pas absurde en première analyse. En effet, une exoplanète de la taille de la Terre produirait pour nous une belle éclipse d’une naine blanche puisque leurs tailles sont comparables. Un télescope de 1 mètre au sol serait donc suffisant pour détecter une telle exoplanète par la méthode du transit planétaire.

De plus, comme ces étoiles sont moins brillantes que le Soleil, leur zone d’habitabilité, celle où l’eau peut rester liquide à la surface d’une planète, doit correspondre à des distances très proches de l’étoile hôte. Il en résulte qu’une exoterre devrait boucler son orbite de nombreuses fois pendant une année terrestre, permettant de vérifier rapidement que l’on a bien affaire à un transit planétaire périodique et pas à un autre phénomène astrophysique.



Pourquoi peut-on croire que la vie existe ailleurs dans l'univers ? La réponse de Hubert Reeves. © Groupe ECP

Toutefois, pour qu’une exoplanète se trouve dans la zone d’habitabilité d’une naine blanche suffisamment longtemps pour devenir habitable et que la vie s’y développe, elle doit remplir plusieurs conditions. Les calculs montrent qu’il faut que la température de l’étoile soit comprise entre 3.000 et 9.000 kelvins, c'est-à-dire comparable à la température du Soleil de 5.780 kelvins. L’étoile pourra alors paraître aussi chaude et lumineuse que le Soleil pendant environ 3 milliards d’années pour d’éventuels formes de vie sur l’exoplanète.

Il apparaît cependant une difficulté. Une naine blanche satisfaisant à ce critère serait dix mille fois moins lumineuse que le Soleil ce qui nécessiterait que l’exoterre soit cent fois plus proche que notre propre planète par rapport au Soleil. Dans le cas d’une naine blanche commune de 0.6 fois la masse du Soleil, cela conduit à une période orbitale comprise entre 4 et 32 heures pour une exoplanète dans la zone d’habitabilité.

Un problème avec l'apport d'eau

Or, il ne faut pas oublier qu’avant de devenir une naine blanche, une étoile comme le Soleil passera par un stade de géante rouge à l’instar de ce que l’on peut observer avec l’étoile S Ori. La dilatation de ses couches supérieures englobera donc automatiquement dans une fournaise à plusieurs milliers de degrés des planètes situées à ces distances. On peut espérer tout de même que certaines exoplanètes situées à des distances plus lointaines survivront, c’est ce que semble nous démontrer les observations concernant V391 Pegasi b. Mais il faudrait qu’elles migrent en direction de leur soleil.

En tout état de cause, il reste un problème redoutable. Quelles seraient les sources d’eau liquide pour une telle planète ? Selon Agol, un bombardement cométaire pourrait apporter le précieux liquide. On connaît le cas de la nébuleuse de l’Helix entourant une naine blanche où des collisions avec des comètes semblent bel et bien se produire, suite probablement aux perturbations chaotiques subies par le nuage cométaire entourant l’étoile à la suite de sa phase géante rouge.

Environ 15.000 naines blanches se trouvent à moins de 300 années-lumière de nous, il devrait donc être facile de détecter au moins quelques exoplanètes. Si elles sont dans la zone d’habitabilité, cela pourrait avoir d’intéressantes conséquences pour l’exobiologie, étant donné que l’analyse des atmosphères de ces exoplanètes devrait être plus aisée que dans le cas d’exoterres en orbite autour d’étoiles de type solaire. Les conclusions que l’on pourrait en tirer pour Seti seraient sans doute elles-aussi intéressantes.



Le diagramme de la zone d'habitabilité en bleu pour une naine blanche. Horizontalement, la distance en unités astronomique UA et la période orbitale d'un exoplanète en heure. La ligne en tirets à gauche indique la limite de Roche. Plus à gauche, la planète est détruite par les forces de marée. L'autre ligne à droite indique que la planète ne restera pas suffisamment longtemps habitable (<3 Ga). Verticalement à gauche et à droite, on a l'âge et la luminosité de surface d'une naine blanche de 0,6 masse solaire. © Eric Agol

SOURCE   FUTURA

Ce genre de cas c'est vraiment une théorie possible mais très improbable.

Pour qu'il y ait une planète pouvant abriter la vie autour d'une naine blanche, il faudrait qu'elle soit très proche, environs un centième de la distance Terre-Soleil.
Ca ne pourrait pas être une planète créée lors de l'accrétion du système et de la création du soleil, parce que lorsque ce soleil passerait dans sa phase géante rouge cette planète aussi proche se retrouverait dans le soleil et donc réduite à l'état de plasma.
Il faudrait que ce soit une planète extérieure qui soit capturée par la naine blanche et qui ensuite resterait en orbite basse, serait bombardée par les comètes etc...

Faut vraiment aimer se compliquer la vie pour imaginer un cas pareil, il y a tellement d'autres situations bien plus propices que c'est perdre son temps à étudier ce cas.
La somme des probabilités pour que ce genre de chose arrive est tellement faible que c'est quasiment impossible.

Tout d'abord les planètes rocheuses internes seraient détruites ou endommagées par la phase géante rouge, si une planète extérieure était capturée ce serait une géante gazeuse ou éventuellement une transplutonienne venant de très loin.
Et pour qu'une planète soit capturée par le soleil en orbite basse il faudrait une interaction entre deux planètes extérieures qui en enverrait une vers l'intérieur. Ce genre de chose est très improbable dans un vieux système planétaire qui s'est stabilisé depuis longtemps.

Bon je vois très bien ce qui a amené cet astrophysicien à imaginer ce cas, il a fait une démarche inversée.
Il s'est dit, tiens si on avait une planète de type terrestres orbitant autour d'une naine blanche, on pourrait très facilement la détecter puisque si elle orbite dans le même plan que notre angle de vue, elle va occulter le soleil complètement à intervalle très court, ce qui donne un cas très facile à analyser.
Mais ensuite construire une hypothèse tirée par les cheveux pour prouver que ce n'est pas impossible, c'est un peu excessif. A mon avis le mec a envie d'un budget pour faire une telle recherche et il veux appâter avec l'idée d'une possibilité de vie.
Détecter une planète orbitant autour d'une naine blanche, c'est une très bonne idée, puisque des planètes géantes ou de type rocheuse pourraient occulter la naine complètement, mais pour que ce soit réalisable il faut que la période soit courte, parce que si il faut attendre 20 ans pour avoir une nouvelle mesure c'est pas pratique.
Il faut donc une planète en orbite basse qui a une période de quelques jours et ça c'est pas gagné vu la phase géante rouge destructrice qui nettoie tout ce qui se trouve en orbite basse.
Mais en plus ce genre de détection n'est pas très rentable parce qu'il faut que notre angle de vue vers cette étoile soit dans le même plan que l'orbite de la planète, ce qui laisse un faible probabilité. Sur 180 degrés si on ne garde qu'un degré rendant possible la détection, ça fait un demi pour-cent de probabilité.
Une méthode de détection des exoplanètes bien plus rentable c'est de mesurer les oscillations de l'étoile dues aux déplacement des planètes sur leur orbites. En effet, le centre de rotation du système n'est pas aligné avec le centre de l'étoile, il est aligné avec le centre de masse du système.
Encore une fois si on a une planète géante qui orbite près d'une l'étoile de petite taille, la détection est facile, mais pour une planète de la taille de la terre, l'oscillation est si faible qu'il faudrait des télescopes plus puissant que ce qu'on a actuellement.
Et il y a aussi le fait que si il y a plusieurs planètes orbitant à des périodes différentes l'oscillation devient très complexe. C'est ce que font les astronomes actuellement, on mesure des oscillations complexes puis on essaie avec des formules mathématiques de retrouver une composition de planètes qui donne un bon résultat, souvent on refait l'analyse et on découvre une nouvelle planète dans un système.
Tout ceci veut dire qu'on n'a jamais "VU" une exoplanète, mais qu'on a détectée des oscillations de l'étoile qui démontent la présence de planètes en orbite.
Je trouve cette démarche géniale, voir l'invisible grâce à sa matière grise!