Le groupe Alpha Centauri est le système stellaire - ou solaire - le plus proche du nôtre à une distance de 4,3 années-lumière, et il peut être trouvé dans le ciel nocturne dans la constellation du Centaure. Les étoiles Alpha Centauri A et Alpha Centauri B forment un système binaire, où les deux étoiles tournent l'une autour de l'autre, et à proximité se trouve une autre naine rouge pâle Alpha Centauri C, aussi appelé Proxima Centauri. Certains astronomes ont espéré trouver un jour une exoplanète capable d'abriter une vie avancée dans le système, mais une nouvelle étude réduit ces attentes tout en les augmentant pour le reste de l'univers. Crédit :NASA/ESA Hubble Space Telescope
"Ils sont là-bas, " dit un dicton à propos des extraterrestres. Cela semblerait plus probable à la lumière d'une nouvelle étude sur les inclinaisons des axes planétaires.
Les astrophysiciens du Georgia Institute of Technology ont modélisé un jumeau théorique de la Terre dans d'autres systèmes stellaires appelés systèmes binaires, car ils ont deux étoiles. Ils ont conclu que 87% des exo-Terres que l'on pourrait trouver dans les systèmes binaires devraient avoir des inclinaisons d'axe similaires à celles de la Terre, un ingrédient important pour la stabilité climatique qui favorise l'évolution de la vie complexe.
« Les systèmes à étoiles multiples sont courants, et environ 50% des étoiles ont des étoiles compagnons binaires. Donc, cette étude peut être appliquée à un grand nombre de systèmes solaires, " dit Gongjie Li, co-chercheur de l'étude et professeur adjoint à la Georgia Tech's School of Physics.
Les systèmes solaires à une seule étoile comme le nôtre avec plusieurs planètes semblent être plus rares.
Alpha Centauri B ? Misérable
Les chercheurs ont commencé par comparer l'inclinaison de l'axe de la Terre, aussi appelé obliquité, varie dans le temps avec la variation de l'inclinaison de l'axe de Mars. Alors que les légères variations d'obliquité de notre planète ont été excellentes pour un climat vivable et pour l'évolution, les variations sauvages de l'inclinaison de l'axe de Mars ont peut-être contribué à détruire son atmosphère, comme expliqué dans la section ci-dessous.
Ensuite, les chercheurs ont modélisé la Terre en habitable, ou Boucle d'or, zones d'Alpha Centauri AB—le voisin le plus proche de notre système solaire, un système binaire avec une étoile appelée "A" et l'autre "B". Après ça, ils ont élargi le modèle à une portée plus universelle.
"Nous avons simulé ce que ce serait autour d'autres binaires avec de multiples variations des masses des étoiles, qualités orbitales, etc, " dit Billy Quarles, l'investigateur principal de l'étude et un chercheur scientifique dans le laboratoire de Li. "Le message global était positif mais pas pour notre voisin le plus proche."
Alpha Centauri A n'avait en fait pas l'air mal, mais les perspectives d'une dynamique d'axe douce sur une exo-Terre modélisée autour de l'étoile B étaient misérables. Cela peut éteindre certains espoirs car Alpha Centauri AB est à quatre années-lumière, et une mission nommée Starshot avec des bailleurs de fonds de renom prévoit de lancer une sonde spatiale pour y rechercher des signes de vie avancée.
Pauvre Terre. Modélisé en orbite dans la zone habitable autour d'Alpha Centauri B, dans le rendu de cet artiste par un auteur d'une nouvelle étude, notre planète apparaît plutôt glaciale et inhospitalière à la vie avancée. Crédit :Georgia Tech / Billy Quarles
Les chercheurs publient leur étude, qui a été co-dirigé par Jack Lissauer du NASA Ames Research Center, dans Journal d'astrophysique le 19 novembre, 2019, sous le titre :"Évolution de l'obliquité des planètes circumstellaires dans des binaires stellaires semblables au soleil." La recherche a été financée par le programme d'exobiologie de la NASA.
Aucune exoplanète n'a été confirmée autour de A ou B; une exoplanète a été confirmée autour de l'étoile naine rouge proche Proxima Centauri, mais il est très probable qu'il soit inhabitable.
Terre? Juste à droite
Même avec ses périodes glaciaires et ses phases chaudes, Le cadre climatologique de la Terre est calme depuis des centaines de millions d'années, en partie à cause de sa légère dynamique orbitale et d'inclinaison de l'axe, permettant à l'évolution de faire de grands progrès. Dynamique très variable, et donc le climat, comme sur Mars, tuerait régulièrement la vie avancée, évolution du retard de croissance.
L'orbite de la Terre autour du soleil est sur une légère inclinaison qui bascule doucement et très lentement à travers une légère précession, une sorte d'oscillation. Alors que la Terre tourne, il change de position par rapport au soleil, l'encerclant un peu comme un dessin au spirographe. L'orbite précesse également en forme entre un peu plus et un peu moins oblong sur 100, périodes de 000 ans.
L'inclinaison de l'axe de la Terre se situe entre 22,1 et 24,5 degrés au cours de 41, 000 ans. Notre grande lune stabilise notre inclinaison grâce à sa relation gravitationnelle avec la Terre, autrement, interconnexions gravitationnelles rebondissantes avec Mercure, Vénus, Mars, et Jupiter secouerait notre inclinaison avec des résonances.
"Si nous n'avions pas la lune, L'inclinaison de la Terre pourrait varier d'environ 60 degrés, " Quarles a dit. " Nous ressemblerions peut-être à Mars, et la précession de son axe semble avoir contribué à épuiser son atmosphère."
L'axe de Mars précesse entre 10 degrés et 60 degrés tous les 2 millions d'années. À l'inclinaison de 10 degrés, l'atmosphère se condense aux pôles, créant des calottes qui emprisonnent une grande partie de l'atmosphère dans la glace. A 60 degrés, Mars pourrait former une ceinture de glace autour de son équateur.
L'astrophysicien Billy Quarles, auteur d'une nouvelle étude sur l'inclinaison de l'axe des exoplanètes, se dresse avec le plus grand télescope de Georgia Tech logé dans son observatoire. Crédit :Georgia Tech / Rob Felt
Univers? Optimiste
À Alpha Centauri AB, étoile B, de la taille de notre soleil, et la plus grande étoile, UNE, orbitent à peu près à la distance entre Uranus et notre soleil, ce qui est très proche pour deux étoiles dans un système binaire. L'étude a modélisé les variations d'une exo-Terre en orbite autour de l'une ou l'autre des étoiles mais s'est concentrée sur une orbite terrestre modélisée dans la zone habitable centrée autour de B, avec A étant l'étoile en orbite.
L'orbite de A est très elliptique, passant à proximité puis s'éloignant très loin de B et lançant une puissante gravité, lequel, dans le modèle, a maîtrisé la propre dynamique de l'exo-Terre. Son inclinaison et son orbite variaient considérablement; l'ajout de notre lune au modèle n'a pas aidé.
« Autour d'Alpha Centauri B, si tu n'as pas de lune, vous avez un axe plus stable que si vous avez une lune. Si tu as une lune, c'est plutôt une mauvaise nouvelle, ", a déclaré Quarles.
Même sans lune et avec une faible variabilité de l'axe, complexe, L'évolution semblable à la Terre semble avoir du mal sur l'exo-Terre modélisée autour de B.
"Le plus grand effet que vous verriez est des différences dans les cycles climatiques liés à l'allongement de l'orbite. Au lieu d'avoir des périodes glaciaires tous les 100, 000 ans comme sur Terre, ils peuvent venir tous les 1 million d'années, être pire, et dure beaucoup plus longtemps, ", a déclaré Quarles.
Mais une lueur d'espoir pour les conditions terrestres est apparue dans le modèle :"L'orbite et la rotation planétaires doivent précéder juste par rapport à l'orbite binaire. Il y a ce petit point idéal, ", a déclaré Quarles.
Lorsque les chercheurs ont étendu le modèle aux systèmes binaires de l'univers, la probabilité de légères variations d'obliquité a explosé.
"En général, la séparation entre les étoiles est plus grande dans les systèmes binaires, et puis la deuxième étoile a moins d'effet sur le modèle de la Terre. La propre dynamique de mouvement de la planète domine d'autres influences, et l'obliquité a généralement une plus petite variation, " dit Li. " Alors, c'est assez optimiste."
