Les naines blanches pourraient abriter la vie. Alors, où sont toutes leurs planètes ?
Les astronomes ont trouvé de nombreuses étoiles naines blanches entourées de disques de débris. Ces disques sont les restes de planètes détruites par l'étoile au cours de son évolution. Mais ils ont trouvé une planète intacte de la masse de Jupiter en orbite autour d'une naine blanche.
Y a-t-il d'autres planètes naines blanches ? Des planètes terrestres, semblables à la Terre, peuvent-elles exister autour des naines blanches ?
Une naine blanche (WD) est le vestige stellaire d'une étoile de la séquence principale autrefois beaucoup plus grande comme notre soleil. Lorsqu'une étoile de la même gamme de masse que notre soleil quitte la séquence principale, elle gonfle et devient une géante rouge. Au fur et à mesure que la géante rouge vieillit et manque de combustible nucléaire, elle se débarrasse de ses couches externes sous la forme d'une nébuleuse planétaire, un voile scintillant de gaz ionisé en expansion que tout le monde voit sur les images de Hubble. Après environ 10 000 ans, la nébuleuse planétaire se dissipe, et tout ce qui reste est une naine blanche, seule au centre de toute cette gloire en voie de disparition.
Les naines blanches sont extrêmement denses et massives, mais seulement aussi grandes que la Terre. Ils ont laissé derrière eux leur vie de fusion et n'émettent que de la chaleur résiduelle. Mais quand même, la chaleur est la chaleur, et les naines blanches peuvent avoir des zones habitables, bien qu'elles soient très proches.
Les astronomes sont à peu près certains que la plupart des étoiles ont des planètes. Mais ces planètes sont en péril lorsqu'elles orbitent autour d'une étoile qui quitte la séquence principale et devient une géante rouge. Cela peut faire des ravages sur les planètes, en consommant certaines d'entre elles et en déchirant d'autres par la perturbation des marées. Certaines naines blanches sont entourées de disques de débris, et elles ne peuvent être que les restes des planètes de l'étoile, déchirées en morceaux par l'étoile au cours de sa phase de naine rouge.
Mais en 2020, des chercheurs ont annoncé la découverte d'une planète intacte parmi le disque de débris dans la zone habitable autour de la naine blanche WD1054-226. S'il y en a un, il y en a presque certainement d'autres quelque part. Pourquoi ne les avons-nous pas trouvés ? Et est-ce que le fait que la première que nous ayons trouvée soit une planète de la masse de Jupiter signifie que la population d'exoplanètes WD est dominée par eux ?
Un nouvel article publié sur le serveur de prépublication arXiv examine la question des exoplanètes autour des naines blanches et se demande pourquoi les planètes naines blanches rocheuses semblent être rares. L'article s'intitule « La nature géante de WD 1856 b implique que les planètes rocheuses en transit sont rares autour des naines blanches », et il a été accepté pour publication par les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. L'auteur est David Kipping, professeur adjoint au département d'astronomie de l'Université Columbia à New York.
Les naines blanches ont une longue durée de vie et sont stables. Ainsi, même si leurs zones habitables sont beaucoup plus petites que la zone autour d'une étoile comme notre soleil, elles existent toujours. En théorie, les planètes de ces zones habitables pourraient abriter la vie.
La seule planète intacte autour d'une naine blanche que nous connaissons avec certitude a été détectée par la sonde spatiale TESS de la NASA, et c'est un énorme : 13,8 masses de Jupiter.
« Compte tenu de la relative rareté des planètes géantes par rapport aux planètes terrestres, indiquée à la fois par la démographie des exoplanètes et les simulations théoriques (une distribution de rayon « profonde »), c'est peut-être quelque peu surprenant », explique Kipping.
Cette affirmation peut surprendre les lecteurs. Un rapide coup d'œil au catalogue d'exoplanètes de la NASA montre 5 535 exoplanètes confirmées ; 1 898 d'entre elles sont semblables à Neptune et 1 756 d'entre elles sont des géantes gazeuses. Seulement 1 675 d'entre elles sont des Super-Terres, et seulement 199 sont terrestres. L'affirmation de Kipping selon laquelle la distribution des exoplanètes est « lourde en profondeur », ce qui signifie que les planètes de petit rayon sont plus abondantes que les planètes de grand rayon semble déroutante sous cet angle.
Mais les chiffres que nous mesurons ne reflètent pas ce qui existe réellement. Chaque méthode de détection que nous utilisons pour trouver des exoplanètes a son propre biais de sélection. En bref : nous ne savons que ce que nous avons trouvé. Nous ne savons pas ce qu'il y a réellement là-bas.
"... il y a un point de vue émergent selon lequel les planètes de la taille de Jupiter représentent la minorité de la population de la planète. Ainsi, le fait que la première planète en transit détectée autour d'un WD se soit avérée être une planète géante est quelque peu surprenant », écrit Kipping. WD 1856 b est peut-être la seule planète naine blanche confirmée, mais il existe d'autres candidates, et la plupart d'entre elles sont également des planètes de masse Jupiter ou supérieures.
Pour Kipping, les implications de la découverte d'une géante gazeuse massive autour d'une naine blanche sont préoccupantes. « L'hypothèse implicite est que les planètes rocheuses en transit de WD sont rares », écrit Kipping.
Il existe de nombreuses preuves de l'existence de petites planètes telluriques autour de naines blanches. Mais la preuve se trouve dans les disques de débris rocheux des planètes telluriques détruites. Cela indique que ces planètes sont là-bas, mais la question devient alors : y en a-t-il des intactes dans les zones habitables ? La détection de WD 1856 b nous apprend-elle quelque chose sur l'existence de planètes telluriques WD ?
Il y a deux façons de réconcilier les preuves de l'existence de petites planètes avec la détection de WD 1856 b.
Tout d'abord, il n'y a pas de raison absolue pour que de petites planètes rocheuses ou des planètes massives de masse Jupiter+ dominent la population d'exoplanètes WD. « Peut-être que la distribution s'inverse à un certain rayon, représentant le rayon planétaire le plus improbable, puis atteint un pic à nouveau », écrit Kipping. Il pourrait y avoir un nombre infini de distributions ; Nous ne le savons pas encore.
L'autre façon de le concilier est simple. « Une deuxième possibilité est que WD 1856 b soit simplement un coup de chance. Peut-être y a-t-il vraiment une distribution de fond lourd et il était en effet hautement improbable qu'une exoplanète de la taille de WD 1856 b soit la première à être révélée en transit. C'est le défi de travailler avec un seul point de données.
Kipping a calculé que la probabilité que la première planète WD soit une planète massive était de 0,37 %. C'est extrêmement rare, mais cela ne conduit pas nécessairement à des conclusions fiables. « C'est certainement intéressant », écrit Kipping, « mais ce n'est pas écrasant – dans l'histoire de l'astronomie, des événements improbables peuvent se produire et se produiront avec suffisamment de temps. »
Alors, où cela nous mène-t-il ? Nous n'avons qu'une seule détection de planète WD et c'est une géante gazeuse massive, mais nous avons plusieurs disques de débris rocheux autour des WD qui doivent provenir de planètes telluriques. Qu'en est-il de l'hypothèse selon laquelle les petites planètes rocheuses autour des WD sont rares ?
« Pour ces raisons, nous ne considérons pas notre hypothèse comme établie de manière convaincante », écrit Kipping.
Peut-être que c'est juste l'une de ces choses qui, bien qu'intéressantes, ne peuvent que conduire à des conclusions inexactes. Comme c'est souvent le cas, nous avons besoin de plus de données. « Il serait certainement prématuré d'abandonner les efforts en cours et futurs pour rechercher des planètes telluriques autour des WD. »
La science des exoplanètes naines blanches n'en est qu'à ses balbutiements. Mais il est porteur d'espoir parce que les WD sont si stables et ont une longue durée de vie. Il en va de même pour leurs zones habitables.
Les naines blanches sont uniques parmi les étoiles car leur rayon est le même que celui de la Terre. Elles sont plus petites que les autres étoiles, ce qui pourrait faciliter la détection de planètes de la taille de la Terre. Cela pourrait également faciliter l'étude de l'atmosphère, y compris la détection potentielle de biosignatures qui peuvent être plus difficiles autour d'étoiles beaucoup plus grandes.
L'hypothèse de Kipping selon laquelle les planètes telluriques sont rares autour des WD est facilement vérifiable. Une recherche ciblée commencera sans aucun doute à révéler la véritable population de planètes autour des naines blanches.
Si nous trouvons plus de mondes similaires à la Terre autour des naines blanches, cela ouvre une autre voie pour l'habitabilité et plus de potentiel pour la persistance de la vie dans l'univers.
Source : phys.org Traduction ALTERNATIVE34