Des simulations informatiques de la formation de planètes en orbite dans les zones habitables d'étoiles de faible masse telles que Proxima Centauri par des astrophysiciens de l'Université de Berne montrent que ces planètes sont plus susceptibles d'avoir à peu près la taille de la Terre et de contenir de grandes quantités d'eau.

En août 2016, l'annonce de la découverte d'une exoplanète terrestre en orbite dans la zone habitable de Proxima Centauri a stimulé l'imagination des experts et du grand public. Cette étoile est l'étoile la plus proche de notre soleil, bien qu'il soit 10 fois moins massif et 500 fois moins lumineux. Cette découverte, ainsi que la découverte en mai 2016 d'une planète similaire en orbite autour d'une étoile de masse encore plus faible (Trappist-1), convaincu les astronomes que ces naines rouges (comme on appelle ces étoiles de faible masse) pourraient être les hôtes d'une grande population de planètes semblables à la Terre.

A quoi peuvent ressembler ces objets ? De quoi pourraient-ils être faits ? Yann Alibert et Willy Benz du PRN PlanetS suisse et du Center of Space and Habitability (CSH) de l'Université de Berne ont réalisé les premières simulations informatiques de la formation de planètes devant orbiter autour d'étoiles 10 fois moins massives que le soleil.

"Nos modèles réussissent à reproduire des planètes similaires en termes de masse et de période à celles observées récemment, " Alibert dit à propos des résultats de l'étude, à paraître sous forme de lettre dans le journal Astronomie et astrophysique . "De façon intéressante, nous constatons que les planètes en orbites rapprochées autour de ce type d'étoiles sont de petites tailles. Typiquement, ils varient entre 0,5 et 1,5 rayon terrestre avec un pic à environ 1,0 rayon terrestre. Les découvertes futures diront si nous avons raison, " ajoute le chercheur.

Glace au fond de l'océan mondial

En outre, les astrophysiciens ont déterminé la teneur en eau des planètes en orbite autour de leurs petites étoiles hôtes dans la zone habitable. Ils ont découvert qu'environ 90 pour cent des planètes abritent plus de 10 pour cent d'eau. En comparaison, la Terre a une fraction d'eau d'environ 0,02 pour cent seulement. La situation pourrait être encore plus extrême si les disques protoplanétaires dans lesquels ces planètes se forment persistaient plus longtemps que prévu dans les modèles. Dans tous les cas, ces planètes seraient recouvertes d'océans très profonds au fond desquels, en raison d'une pression énorme, l'eau serait sous forme de glace.

L'eau est nécessaire à la vie telle que nous la connaissons. Alors, ces planètes pourraient-elles être habitables ? « Alors que l'eau liquide est généralement considérée comme un ingrédient essentiel, trop d'une bonne chose peut être mauvaise, " dit Willy Benz. Dans des études précédentes, les scientifiques de Berne ont montré que trop d'eau peut empêcher la régulation de la température de surface et déstabiliser le climat. "Mais c'est le cas pour la Terre; ici, nous avons affaire à des planètes beaucoup plus exotiques qui pourraient être soumises à un environnement de rayonnement beaucoup plus dur, et/ou être synchrone, " il ajoute.

Suite à la croissance des embryons planétaires

Pour commencer leurs calculs, les scientifiques considéraient une série de quelques centaines à des milliers d'identiques, étoiles de faible masse, et autour de chacun d'eux, un disque protoplanétaire de poussière et de gaz. Les planètes sont formées par accrétion de ce matériau. Alibert et Benz supposaient qu'au début, il y avait 10 embryons planétaires dans chaque disque avec une masse initiale égale à la masse de la lune. En quelques jours informatiques pour chaque système, le modèle a calculé comment ces embryons localisés au hasard se sont développés et ont migré. Le type de planètes formées dépend de la structure et de l'évolution des disques protoplanétaires.

« Habitable ou pas, l'étude des planètes en orbite autour d'étoiles de très faible masse apportera probablement de nouveaux résultats passionnants, améliorer nos connaissances sur la formation des planètes, évolution, et l'habitabilité potentielle, " résume Benz. Parce que ces étoiles sont considérablement moins lumineuses que le soleil, les planètes peuvent être beaucoup plus proches de leurs étoiles avant que la température de surface ne devienne trop élevée pour que l'eau liquide existe. Considérant que ce type d'étoiles représente également l'écrasante majorité des étoiles du voisinage solaire et que les planètes proches sont actuellement plus faciles à détecter et à étudier, il est facile de comprendre pourquoi l'existence de cette population de planètes semblables à la Terre est importante.