Planètes en orbite autour d'étoiles binaires "à courte période", ou des étoiles enfermées dans une étreinte orbitale étroite, peuvent être éjectés dans l'espace en raison de l'évolution de leurs étoiles hôtes, selon de nouvelles recherches de l'Université de Washington.

Les résultats aident à expliquer pourquoi les astronomes ont détecté peu de planètes circumbinaires - qui orbitent autour d'étoiles qui à leur tour orbitent les unes autour des autres - malgré l'observation de milliers d'étoiles binaires à court terme, ou ceux avec des périodes orbitales de 10 jours ou moins.

Cela signifie également que ces systèmes d'étoiles binaires sont un mauvais endroit pour viser les futurs télescopes terrestres et spatiaux à la recherche de planètes habitables et de vie au-delà de la Terre.

Il existe plusieurs types d'étoiles binaires, tels que les binaires visuels et spectroscopiques, nommé pour les façons dont les astronomes sont capables de les observer. Dans un article accepté pour publication dans Journal d'astrophysique , l'auteur principal David Fleming, un doctorant en astronomie de l'UW, études éclipsant les binaires, ou ceux où le plan orbital est si près de la ligne de visée, les deux étoiles se croisent l'une en face de l'autre. Fleming présentera l'article à la conférence Division on Dynamical Astronomy du 15 au 19 avril.

Lorsque les binaires à éclipse orbitent étroitement, dans un délai d'environ 10 jours ou moins, Fleming et ses co-auteurs se sont demandés, les marées – les forces gravitationnelles que chacune exerce sur l'autre – ont-elles des « conséquences dynamiques » sur le système stellaire ?

"C'est en fait ce que nous avons trouvé" en utilisant des simulations informatiques, dit Fleming. "Les forces de marée transportent le moment angulaire des rotations stellaires vers les orbites. Elles ralentissent les rotations stellaires, étendre la période orbitale."

Ce transfert de moment angulaire provoque non seulement l'agrandissement des orbites, mais aussi leur circularisation, morphing d'être excentrique, ou en forme de ballon de football, aux cercles parfaits. Et sur des échelles de temps très longues, les rotations des deux étoiles se synchronisent également, comme la lune est avec la terre, avec chacun montrant toujours le même visage à l'autre.

L'orbite stellaire en expansion "engloutit des planètes qui étaient à l'origine sûres, et puis ils ne sont plus en sécurité et ils sont jetés hors du système, " dit Rory Barnes, UW professeur adjoint d'astronomie et co-auteur de l'article. Et l'éjection d'une planète de cette manière peut perturber les orbites d'autres mondes en orbite dans une sorte d'effet en cascade, en fin de compte les envoyant également hors du système.

Rendre les choses encore plus difficiles pour les planètes circumbinaires est ce que les astronomes appellent une "région d'instabilité" créée par les forces gravitationnelles concurrentes des deux étoiles. "Il y a une région que vous ne pouvez tout simplement pas traverser - si vous y allez, vous êtes éjecté du système, " Fleming a déclaré. "Nous avons confirmé cela dans les simulations, et bien d'autres ont également étudié la région."

C'est ce qu'on appelle la « limite de stabilité dynamique ». Il se déplace vers l'extérieur à mesure que l'orbite stellaire augmente, enveloppant les planètes et rendant leurs orbites instables, et finalement les jeter du système.

Une autre caractéristique intrigante de ces systèmes binaires, détecté par d'autres au fil des ans, Fleming a dit, est que les planètes ont tendance à orbiter juste en dehors de cette limite de stabilité, pour "s'entasser" là-bas. Comment les planètes arrivent dans la région n'est pas entièrement connue; ils peuvent s'y former, ou ils peuvent migrer vers l'intérieur depuis plus loin dans le système.

En appliquant leur modèle à des systèmes d'étoiles binaires à courte période connus, Fleming et ses co-auteurs ont découvert que cette évolution stellaire-marée des étoiles binaires supprime au moins une planète dans 87 pour cent des systèmes circumbinaires multiplanétaires, et souvent plus. Et même cela est probablement une estimation prudente; Barnes a déclaré que le nombre pourrait atteindre 99%.

Les chercheurs ont surnommé le processus l'éjection de l'évolution des marées stellaires des planètes, ou RIDE. Détections futures - "ou non-détections" - d'étoiles circumbinaires autour d'étoiles binaires à courte période, les auteurs écrivent, fournira le meilleur test d'observation indirect du processus STEEP.

Le système stellaire binaire à période la plus courte autour duquel une planète circumbinaire a été découverte était Kepler 47, avec un délai d'environ 7,45 jours. Les co-auteurs suggèrent que les futures études cherchant à trouver et à étudier des planètes potentiellement habitables autour d'étoiles binaires à court terme devraient se concentrer sur celles dont la période orbitale est plus longue qu'environ 7,5 jours.

Les co-auteurs de Fleming et Barnes sont le professeur d'astronomie UW Tom Quinn, le chercheur postdoctoral Rodrigo Luger et l'étudiant de premier cycle David E. Graham. Ce travail a utilisé l'infrastructure de stockage et de mise en réseau fournie par le système de superordinateur Hyak à l'UW, financé par le Student Technology Fee de l'UW.

Quant à l'habitabilité et la recherche de la vie, Fleming a déclaré que les planètes en orbite autour de binaires à éclipse à court terme pourraient autrement être des cibles attrayantes pour une étude plus approfondie, avec leur angle de tranche montrant des éclipses, et plus, au spectateur éloigné.

"Mais ce mécanisme a tendance à les tuer, " ajouta-t-il. " Alors, ce n'est pas un bon endroit pour regarder."