Vue d'artiste de la surface de la planète Proxima Cen b en orbite autour de l'étoile naine M Proxima Centauri, l'étoile la plus proche du système solaire. L'étoile double Alpha Centauri AB apparaît également dans l'image. Crédit :ESO/M. Kornmesser
Proxima Centauri, l'étoile la plus proche de la Terre (à seulement 4,28 années-lumière) retient beaucoup l'attention ces jours-ci. Il abrite une planète, Proxima Cen b, dont la masse est d'environ 1,3 masse terrestre (bien qu'elle puisse être plus grande, selon l'angle sous lequel on le regarde). De plus, Proxima Cen b orbite autour de l'étoile dans sa zone habitable. Proxima Cen elle-même est une étoile naine M avec une masse d'environ un dixième seulement de la masse du Soleil et une luminosité d'environ un millième de celle du Soleil; parce que l'étoile est faible, la zone habitable de la planète est vingt fois plus proche de l'étoile que celle de la Terre ne l'est du Soleil, et la planète orbite en 11,3 jours. Les naines M sont le type d'étoiles le plus abondant, et leurs petits rayons en font des cibles plus faciles (relativement parlant) pour repérer les signatures d'exoplanètes en transit. Des estimations statistiques récentes ont conclu que la moitié des étoiles naines M hébergent probablement une exoplanète entre environ 0,5 et 1,4 rayon terrestre en orbite dans ou près de leur "zone habitable". Proxima Cen et son exoplanète, donc, sont des objets de référence importants pour comprendre les étoiles de faible masse, leurs planètes, et les environnements planétaires.
Les étoiles naines M présentent un danger particulier pour leurs planètes :une grande partie de leur rayonnement, bien plus que dans les étoiles semblables au Soleil, est sous forme d'UV, UV extrême, et les rayons X. Ce rayonnement peut évaporer l'atmosphère d'une planète, surtout lorsque ces planètes orbitent à proximité dans la zone habitable. En effet, la question que se posent les astronomes est de savoir si des planètes comme Proxima Cen b peuvent conserver une atmosphère quelconque, au moins sur un temps assez long pour que la planète soit "habitable" d'un point de vue pratique. Un danger supplémentaire est posé par l'activité magnétique de l'étoile, qui est non seulement responsable du rayonnement corrosif mais qui entraîne également des vents stellaires et des éjections de masse coronale qui pourraient être encore plus dangereuses pour la survie atmosphérique.
La photoévaporation des atmosphères planétaires due au rayonnement stellaire a été étudiée dans des situations limitées, mais peu d'efforts ont été consacrés au cas des étoiles naines M actives et à leur activité magnétique. CfA astronomes Cecilia Garraffo, Jeremy Drake et Ofer Cohen ont lancé un programme pour modéliser les vents stellaires et le champ magnétique pour les étoiles naines M actives, et d'étudier l'impact sur les atmosphères des planètes dans les zones habitables. Proxima Cen est leur premier exemple spécifique. Ils ont découvert que la pression du vent stellaire sur l'exoplanète était mille à dix mille fois supérieure à la pression du vent solaire sur Terre. De plus, la pression est fortement non uniforme, et Proxima b traversera ces variations de pression extrêmes deux fois par orbite, entraînant la compression et l'expansion de son atmosphère par des facteurs allant jusqu'à 3 chaque jour. L'atmosphère de Proxima Cen b est également susceptible de connaître des conditions de vent supersonique. Tous ces phénomènes auront un effet négatif significatif sur toute atmosphère qui pourrait exister sur Proxima b. La mesure dans laquelle des conditions hostiles similaires prévalent sur d'autres exoplanètes naines M fait l'objet d'études supplémentaires.