Toute vie identifiée sur des planètes en orbite autour d'étoiles naines blanches a presque certainement évolué après la mort de l'étoile, dit une nouvelle étude menée par l'Université de Warwick qui révèle les conséquences des vents stellaires intenses et furieux qui frapperont une planète alors que son étoile est en train de mourir. La recherche est publiée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , et l'auteur principal, le Dr Dimitri Veras, le présentera aujourd'hui (21 juillet) lors de la réunion nationale d'astronomie en ligne (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'impact que leurs vents auront sur les planètes en orbite pendant la transition de l'étoile vers le stade de naine blanche. L'étude conclut qu'il est presque impossible pour la vie de survivre à une évolution stellaire cataclysmique à moins que la planète ne dispose d'un champ magnétique intensément puissant - ou magnétosphère - qui puisse la protéger des pires effets.

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 celle de 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 martienne, lequel, contrairement à la Terre, n'a pas de magnétosphère à grande échelle. Ce que nous ne nous attendions pas à découvrir, c'est que le vent solaire à l'avenir pourrait être aussi dommageable même pour les planètes protégées par un champ magnétique", déclare le Dr Aline Vidotto du Trinity College de Dublin, le co-auteur de l'étude.

Toutes les étoiles finissent par manquer d'hydrogène disponible qui alimente la fusion nucléaire dans leurs noyaux. Au Soleil, le noyau va alors se contracter et se réchauffer, entraînant une énorme expansion de l'atmosphère extérieure de l'étoile en une «géante rouge». Le Soleil s'étendra alors sur un diamètre de dizaines de millions de kilomètres, avaler les planètes intérieures, incluant peut-être la Terre. Dans le même temps, la perte de masse de l'étoile signifie qu'elle a une attraction gravitationnelle plus faible, donc les planètes restantes s'éloignent davantage.

Pendant la phase de géante rouge, le vent solaire sera bien plus fort qu'aujourd'hui, et il fluctuera considérablement. Veras et Vidotto 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 démontré comment la densité et la vitesse du vent stellaire, combiné avec une orbite planétaire en expansion, conspire pour rétrécir et étendre alternativement la magnétosphère d'une planète au fil du temps. Pour qu'une planète maintienne sa magnétosphère à tous les stades de l'évolution stellaire, son champ magnétique doit être au moins cent fois plus fort que le champ magnétique actuel de Jupiter.

Le processus d'évolution stellaire entraîne également un déplacement de la zone habitable d'une étoile, qui est la distance qui permettrait à une planète d'avoir la bonne température pour supporter l'eau liquide. Dans notre système solaire, la zone habitable se déplacerait d'environ 150 millions de km du Soleil - où se trouve actuellement la Terre - jusqu'à 6 milliards de km, ou au-delà de Neptune. Bien qu'une planète en orbite changerait également de position pendant les phases de branche géante, les scientifiques ont découvert que la zone habitable se déplace vers l'extérieur plus rapidement que la planète, posant des défis supplémentaires à toute vie existante dans l'espoir de survivre au processus.

Finalement, la géante rouge perd toute son atmosphère extérieure, laissant derrière lui le reste de naine blanche chaude et dense. Ceux-ci n'émettent pas de vents stellaires, donc une fois que l'étoile atteint ce stade, le danger pour les planètes survivantes est passé.

Le Dr Veras dit que "cette étude démontre la difficulté d'une planète à maintenir sa magnétosphère protectrice tout au long des phases de la branche géante de l'évolution stellaire".

"Une conclusion est que la vie sur une planète dans la zone habitable autour d'une naine blanche se développerait presque certainement pendant la phase de naine blanche à moins que cette vie ne soit capable de résister à de multiples changements extrêmes et soudains dans son environnement."

De futures missions comme le télescope spatial James Webb, qui doit être lancé plus tard cette année, devraient en dire plus sur les planètes qui orbitent autour d'étoiles naines blanches, y compris si les planètes dans leurs zones habitables présentent des biomarqueurs qui indiquent la présence de vie, l'étude fournit donc un contexte précieux à toute découverte potentielle.

Jusqu'à présent, aucune planète terrestre qui pourrait supporter la vie autour d'une naine blanche n'a été trouvée, mais deux géantes gazeuses connues sont suffisamment proches de la zone habitable de leur étoile pour suggérer qu'une telle planète pourrait exister. Ces planètes se sont probablement rapprochées de la naine blanche à la suite d'interactions avec d'autres planètes plus éloignées.

Le Dr Veras ajoute que « ces exemples montrent que les planètes géantes peuvent s'approcher très près de la zone habitable. La zone habitable pour une naine blanche est très proche de l'étoile car elles émettent beaucoup moins de lumière qu'une étoile semblable au Soleil. Cependant, les naines blanches sont également des étoiles très stables car elles n'ont pas de vent. Une planète stationnée dans la zone habitable des naines blanches pourrait y rester pendant des milliards d'années, laisser le temps à la vie de se développer à condition que les conditions s'y prêtent."