La majorité des étoiles de l'univers deviendront suffisamment lumineuses pour faire exploser les astéroïdes environnants en fragments de plus en plus petits en utilisant leur seule lumière, selon un astronome de l'Université de Warwick.

Le rayonnement électromagnétique des étoiles à la fin de leur phase de «branche géante» - qui ne dure que quelques millions d'années avant de s'effondrer en naines blanches - serait suffisamment puissant pour faire tourner à grande vitesse même des astéroïdes éloignés jusqu'à ce qu'ils se déchirent encore et encore. Par conséquent, même notre propre ceinture d'astéroïdes sera facilement pulvérisée par notre Soleil dans des milliards d'années.

La nouvelle étude du département de physique de l'Université de Warwick, Publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , analyse le nombre d'événements de rupture successifs et la rapidité avec laquelle cette cascade se produit.

Les auteurs ont conclu que tous les astéroïdes d'un système, sauf les plus éloignés ou les plus petits, seraient désintégrés en un million d'années relativement court, laissant derrière eux des débris que les scientifiques peuvent trouver et analyser autour des étoiles naines blanches mortes. Certains de ces débris peuvent se présenter sous la forme de « doubles astéroïdes » qui tournent les uns autour des autres pendant qu'ils orbitent autour du Soleil.

Après que les étoiles de la séquence principale comme notre Soleil aient brûlé tout leur carburant hydrogène, ils deviennent alors des centaines de fois plus gros lors d'une phase de "branche géante" et décuplent leur luminosité, émettant un rayonnement électromagnétique intense. Lorsque cette expansion s'arrête, une étoile perd ses couches extérieures, laissant derrière lui un noyau dense connu sous le nom de naine blanche.

Le rayonnement de l'étoile sera absorbé par les astéroïdes en orbite, redistribué en interne puis émis depuis un autre endroit, créant un déséquilibre. Ce déséquilibre crée un effet de couple qui fait tourner très progressivement l'astéroïde, éventuellement à une vitesse de rupture à une rotation complète toutes les 2 heures (la Terre met près de 24 heures pour effectuer une rotation complète). Cet effet est connu sous le nom d'effet YORP, du nom de quatre scientifiques (Yarkovsky, O'Keefe, Radzievskii, Paddack) qui a apporté des idées au concept.

Finalement, ce couple séparera l'astéroïde en morceaux plus petits. Le processus se répétera alors en plusieurs étapes, un peu comme dans le jeu d'arcade classique "Astéroïdes", ils se décomposent en astéroïdes de plus en plus petits après chaque événement de destruction. Les scientifiques ont calculé que dans la plupart des cas, il y aura plus de dix événements de fission - ou ruptures - avant que les pièces ne deviennent trop petit pour être affecté.

Auteur principal Dr Dimitri Veras, du groupe d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Warwick, a déclaré : « Quand une étoile typique atteint le stade de la branche géante, sa luminosité atteint un maximum compris entre 1, 000 et 10, 000 fois la luminosité de notre Soleil. Ensuite, l'étoile se contracte très rapidement en une naine blanche de la taille de la Terre, où sa luminosité chute à des niveaux inférieurs à celui de notre Soleil. D'où, l'effet YORP est très important pendant la phase de branche géante, mais presque inexistant après que l'étoile soit devenue une naine blanche.

"Pour une branche d'étoiles géantes de masse solaire - comme ce que deviendra notre Soleil - même les analogues de la ceinture d'exo-astéroïdes seront efficacement détruits. L'effet YORP dans ces systèmes est très violent et agit rapidement, de l'ordre d'un million d'années. Non seulement notre propre ceinture d'astéroïdes sera détruite, mais cela se fera vite et violemment. Et uniquement grâce à la lumière de notre Soleil."

Les restes de ces astéroïdes finiront par former un disque de débris autour de la naine blanche, et le disque sera attiré dans l'étoile, "la polluer." Cette pollution peut être détectée depuis la Terre par les astronomes et analysée pour déterminer sa composition.

Le Dr Veras ajoute :« Ces résultats aident à localiser les champs de débris dans les systèmes planétaires à branches géantes et naines blanches, ce qui est crucial pour déterminer comment les naines blanches sont polluées. Nous devons savoir où se trouvent les débris au moment où l'étoile devient une naine blanche pour comprendre comment se forment les disques. L'effet YORP fournit donc un contexte important pour déterminer l'origine de ces débris. »

Lorsque notre Soleil mourra et manquera de carburant dans environ 6 milliards d'années, il perdra lui aussi ses couches externes et s'effondrera en une naine blanche. Au fur et à mesure que sa luminosité augmente, il bombardera notre ceinture d'astéroïdes avec un rayonnement de plus en plus intense, soumettre les astéroïdes à l'effet YORP et les briser en morceaux de plus en plus petits, tout comme dans un jeu de "Astéroïdes".

La plupart des astéroïdes sont ce qu'on appelle des « tas de gravats » – une collection de roches lâchement maintenues ensemble – ce qui signifie qu'ils ont peu de force interne. Cependant, les petits astéroïdes ont une plus grande force interne, et bien que cet effet décompose assez rapidement les objets plus gros, les débris se stabiliseront sur des objets d'environ 1 à 100 mètres de diamètre. Une fois la phase de « branche géante » commencée, le processus se poursuivra sans relâche jusqu'à atteindre ce plateau.

L'effet diminue avec l'augmentation de la distance de l'étoile et avec l'augmentation de la force interne de l'astéroïde. L'effet YORP peut briser des astéroïdes à des centaines d'UA (unités astronomiques), beaucoup plus loin que là où réside Neptune ou Pluton.

Cependant, l'effet YORP n'influencera que les astéroïdes. Les objets plus gros que Pluton échapperont probablement à ce sort en raison de leur taille et de leur force interne, à moins qu'ils ne soient brisés par un autre processus, comme une collision avec une autre planète.

"Débris post-séquence principale de la rupture YORP induite par la rotation de petits corps II:fissions multiples, forces internes et production binaire" est publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .