Un graphique de la NASA montrant une planète de la taille de la Terre à l'intérieur, dans, et en dehors de la zone habitable autour d'une étoile. Crédit :NASA
Les systèmes planétaires peuvent être des environnements difficiles au début de leur histoire. Les jeunes mondes orbitent autour des soleils dans des pépinières stellaires, amas d'étoiles où les rencontres violentes sont monnaie courante. Rien de tout cela ne facilite la vie pour commencer, mais maintenant, les astronomes de l'Université de Sheffield trouvent un positif de cette période tumultueuse. Un modèle développé par l'étudiante de premier cycle Bethany Wootton et le Dr Richard Parker, membre de la Royal Society Dorothy Hodgkin, examine comment la zone habitable - la région autour d'une étoile où la température permet à l'eau liquide d'exister - change autour de paires d'étoiles, systèmes dits binaires.
Les deux scientifiques ont découvert qu'une rencontre avec une troisième étoile qui passait peut serrer la paire binaire ensemble, l'élargissement de la zone habitable dans le processus. Leurs résultats apparaissent dans un nouvel article de la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .
La zone habitable, parfois appelée la "zone Boucle d'or" car la température n'est ni trop chaude ni trop froide, est considéré comme essentiel pour le développement de la vie sur une planète. Si une planète se trouve en dehors de cette zone, alors la formation des molécules complexes nécessaires à la vie est moins susceptible de se produire.
On pense qu'environ un tiers des systèmes stellaires de notre galaxie sont constitués de deux étoiles ou plus, et cette fraction est beaucoup plus élevée lorsque les étoiles sont jeunes. Si ces étoiles sont à une distance relativement grande l'une de l'autre, la taille de la zone Boucle d'or autour de chaque étoile est régie par le rayonnement de l'étoile individuelle. Si les deux étoiles sont plus proches, la taille de la zone Goldilocks augmente parce que chaque étoile ressent une chaleur supplémentaire de l'autre et cela augmente la probabilité qu'une planète soit située au bon endroit pour que la vie se développe.
Vue d'artiste de la vie sur une planète en orbite autour d'un système d'étoiles binaires, visible comme deux soleils dans le ciel. Crédit : Mark Garlick
Wootton et Parker ont examiné comment cela a changé dans les pépinières stellaires. Ils ont utilisé des simulations informatiques pour modéliser les interactions entre les jeunes étoiles de ces amas, calculer comment ces rencontres ont affecté les paires binaires. Dans une pépinière stellaire typique avec 350 binaires, les deux chercheurs ont découvert que 20 auraient leurs étoiles serrées ensemble, et leurs zones Goldilocks se sont ensuite étendues.
Dans quelques cas, les zones habitables d'étoiles largement séparées se chevauchaient en fait, augmentant encore la probabilité que toutes les planètes en orbite autour d'une ou des deux étoiles soient au bon endroit pour que la vie se développe.
Wootton commente :« La recherche de la vie ailleurs dans l'univers est l'une des questions les plus fondamentales de la science moderne, et nous avons besoin de toutes les preuves que nous pouvons trouver pour aider à y répondre. »
Un diagramme de deux étoiles dans un système binaire, avant et après une rencontre avec une troisième étoile qui passe. Les étoiles sont les points jaunes/oranges (l'étoile jaune a la même masse que notre Soleil, l'étoile orange fait un peu plus de la moitié de la masse du Soleil) et les zones habitables sont représentées en bleu. La zone habitable « étroite » est l'estimation la plus pessimiste de l'endroit où l'eau peut exister sous forme liquide, et la zone habitable cyan est l'estimation la plus optimiste. Le diagramme montre une étoile sur une orbite, en suivant le chemin noir, autour de l'autre, et la taille et la forme de l'orbite changent après la rencontre. Dans cette rencontre, les deux étoiles se sont rapprochées, et les deux étoiles ressentent la chaleur supplémentaire l'une de l'autre. Cela a pour effet d'augmenter la taille des zones habitables, en particulier autour de l'étoile de masse inférieure, et parfois les zones habitables se chevauchent. La ligne pointillée grise montre la distance maximale qu'une planète peut être de l'étoile tout en restant sur une orbite stable. Crédit :Richard Parker / Bethany Wootton / Université de Sheffield
"Notre modèle suggère qu'il y a plus de systèmes binaires où les planètes se trouvent dans les zones Goldilocks que nous ne le pensions, augmentant les perspectives de vie. Ainsi, ces mondes bien-aimés des écrivains de science-fiction – où deux soleils brillent dans leur ciel au-dessus de la vie extraterrestre – semblent beaucoup plus probables maintenant. »
Les prochaines étapes de cette recherche consistent à utiliser davantage de modèles informatiques pour comprendre si les processus négatifs vécus par une jeune étoile sont compensés par les aspects positifs. Parker et son équipe de recherche explorent actuellement si le réchauffement interne à l'intérieur de la Terre se produit parce que notre jeune Soleil est né à proximité d'une explosion de supernova d'une étoile massive; cette explosion serait catastrophique pour la vie sur Terre aujourd'hui, mais peut fournir les conditions nécessaires pour que la vie se soit développée sur Terre en premier lieu.
