Les secrets des étoiles qui mangent leurs planètes

Le soleil a nourri la vie sur terre, mais il ne sera pas toujours hospitalier. Cinq milliards d’années dans le futur, l’étoile de notre système solaire deviendra si massive que Mercure, Vénus et peut-être la Terre seront avalées entières.

Cela peut sembler une fin honteuse pour notre maison bien-aimée. Mais les scientifiques pensent que ce processus d' »immersion planétaire », dans lequel les étoiles engloutissent leurs planètes, est courant dans le cycle de vie des systèmes stellaires.

Les chercheurs les appellent des « étoiles cannibales » (bien que ce soient des planètes qui les mangent, pas d’autres étoiles), et elles peuvent expliquer les mystères de l’astronomie, les étranges formations orbitales et la lumière polluée des étoiles qui ont dérouté les scientifiques pendant des années. Mais il y a une attraction plus fondamentale : l’étude des hirondelles planétaires peut nous aider à comprendre le destin à long terme de la Terre et fournir des indices dans la recherche de la vie extraterrestre. Quoi de plus humain que de prédire la fin du monde et de se demander si nous sommes seuls dans l’univers ?

a déclaré Ricardo Yarza, étudiant diplômé en astronomie à l’Université de Californie à Santa Cruz, qui étudie les hirondelles planétaires. « C’est toujours intéressant d’imaginer une civilisation qui réalise cela, comme nous, et se rend compte qu’à un moment donné, il faut quitter la maison. »

Les étoiles se déclinent en de nombreuses variétés, y compris les naines et les brillants hypergants. L’espérance de vie et le destin éventuel d’une étoile – et donc de toutes les planètes en orbite autour d’elle – sont liés à sa masse : les naines rouges peuvent vivre pendant des billions d’années, tandis que les étoiles massives explosent en quelques millions.

étoiles de la taille du soleil Ils commencent un rituel de mort lorsqu’ils manquent d’hydrogène, provoquant l’élargissement de leurs limites des centaines de fois. Pendant la phase de « géante rouge », de nombreuses étoiles dévorent leurs planètes profondes avant d’épuiser leur carburant restant.

Les géantes rouges, découvertes il y a environ un siècle, apparaissent parfois dans les histoires de science-fiction comme arrière-plans inquiétants Pour les civilisations condamnées ou les visions de notre système solaire le futur lointain. Bien que nous ayons souvent imaginé le fluage d’apocalypse des étoiles avancées, le processus réel de déglutition planétaire reste entouré de mystère.

En tant que tel Dès 1967Par exemple, les astronomes ont pensé au « destin ultime de la matière planétaire » engloutie par les étoiles. Mais ils ne pouvaient que spéculer, en partie parce que les scientifiques n’étaient pas en mesure de confirmer que les planètes tournaient autour d’autres étoiles avant les années 1990.

depuis ce temps, Les incroyables 5000 exoplanètes Il a été détecté par des missions telles que Observatoire spatial Kepler de la NASA, inaugurant une nouvelle compréhension de la myriade de façons dont les systèmes stellaires évoluent et comment ils finissent par mourir. La prochaine génération d’observatoires sur Terre et au-delà, y compris les observatoires nouvellement opérationnels Télescope spatial James Webbdépeindra ces mondes avec des détails sans précédent, mettant en lumière les possibilités d’accueil de la vie.

L’abondance d’exoplanètes connues, en particulier celles en orbite étroite, suggère que la vie de nombreux mondes se terminerait dans l’estomac de leurs étoiles hôtes. Mais il existe de nombreuses lacunes dans les connaissances des astronomes car il est difficile d’attraper des étoiles tout en dévorant des planètes. L’établissement de modèles pour les événements engloutissants est également difficile, en partie en raison de l’extrême disparité entre la taille des étoiles et leurs repas planétaires.

a déclaré M. Yarza, qui a présenté nouvelle recherche À ce sujet devant l’American Astronomical Society en juin. « Qu’arrive-t-il aux planètes qui avalent? » Certains d’entre eux survivent-ils ? Seront-ils tous détruits ? Qu’advient-il de l’étoile à la suite de l’ingestion? « 

Pour mettre en œuvre certains de ces scénarios, M. Yarza et ses collègues ont modélisé des planètes déglutissantes plus grandes que Jupiter dans leur étude, qui étaient Soumis à The Astrophysical Journal. Pour tenir compte des écarts dans la taille des étoiles et des planètes, les chercheurs ont développé une approche qui s’est installée dans la région externe gazeuse de l’étoile où les planètes avalent pour la première fois.

Les résultats suggèrent que les étoiles avec des planètes massives peuvent parfois ronger plus qu’elles ne peuvent mâcher, avec de graves conséquences pour les deux corps. Alors que des mondes de la taille de la Terre les dévorent sans fanfare, des planètes beaucoup plus grandes que Jupiter peuvent accueillir certaines étoiles à l’intérieur.

Imaginez l’une de ces planètes Uber où elle a finalement été dépassée par les franges de l’étoile sur laquelle elle s’est imprimée pendant des milliards d’années. Les gaz tourbillonnent dans des tourbillons où ils rencontrent les corps. Alors que le puissant scientifique descend en enfer, il transfère son élan à l’étoile. Les instabilités qui résultent de cet échange peuvent rendre l’étoile tellement hors de vue qu’elle projette son atmosphère stellaire dans l’espace et s’effondre plus tard en une naine blanche morte.

Cette séquence pourrait expliquer les observations « confuses » de Planètes en orbite proche M. Yarza a parlé des naines blanches. On ne sait pas comment ces mondes ont survécu à la mort de leurs étoiles. De nouveaux modèles suggèrent la réponse : une planète géante en train de couler, après avoir stimulé l’expulsion des couches externes de l’étoile, pourrait être poussée sur une nouvelle orbite plus serrée afin qu’elle ne soit pas complètement brûlée.

Cela devient encore plus étrange : certaines planètes géantes libérant des étincelles tueuses d’étoiles peuvent également créer de nouveaux mondes à mesure qu’elles sont amplifiées dans un four stellaire. « Vous pouvez avoir une planète qui engloutit, puis elle éjecte de la matière, et cette matière peut former un disque autour de l’étoile formant une nouvelle planète », a déclaré M. Yarza, décrivant la nouvelle planète comme « renaissant de ses cendres ». Il a ajouté: « Vous avez une planète qui est détruite, mais elle en fait assez dans l’étoile pour qu’une nouvelle planète en sorte. »

D’autres observations farfelues incluent une version stellaire de l’adage « vous êtes ce que vous mangez »: les étoiles deviennent riches en éléments planétaires comme le lithium, permettant aux astronomes d’identifier les étoiles cannibales par les empreintes chimiques imprimées dans leur lumière.

a déclaré Melinda Soares Furtado, boursière postdoctorale de la NASA à l’Université du Wisconsin-Madison et co-auteur d’un livre d’étude. « Mais les signatures qui restent peuvent être observées pendant beaucoup plus longtemps – même des milliards d’années. »

Les systèmes à deux étoiles, connus sous le nom de diodes, sont des environnements idéaux pour rechercher des preuves d’ingestion soudaine. Les étoiles doubles naissent généralement ensemble du même nuage de gaz et de poussière, ce qui les rend chimiquement identiques. Mais environ 25% à 30% des étoiles de type solaire dans les binaires ont des signaux anormaux qui sont « une source de tension entre la théorie et les observations ». Selon une étude de 2021 Publié dans Nature Astronomy.

Lorenzo Spina, astrophysicien à l’Observatoire astronomique de Padoue en Italie et auteur de cette étude, estime que ces différences chimiques pourraient révéler les vestiges de mondes désincarnés. Bien qu’il ne soit pas clair à quelle fréquence les planètes subissent cette apocalypse – une trajectoire de collision avec une étoile – cela peut être un facteur majeur dans l’évaluation de l’habitabilité potentielle d’autres systèmes.

« Nous ne voulons pas de cette situation alors que nous recherchons un système planétaire qui pourrait héberger la vie », a déclaré le Dr Spina. « Nous voulons trouver des étoiles qui hébergent des systèmes planétaires » ennuyeux « , disons, comme notre propre système planétaire, dont nous savons qu’il n’a pas beaucoup changé dans le passé. »

D’un autre côté, les excentricités et les mélanges de mondes dans les étoiles lors de l’ingestion peuvent ouvrir une fenêtre rare sur les composants internes des exoplanètes.

« Ce serait formidable parce que la composition chimique de la planète est vraiment importante pour que la vie prospère, bien sûr », a déclaré le Dr Spina.

En pensant à ces hirondelles épiques, il est difficile de ne pas se demander si des civilisations extraterrestres ont été jetées sans ménagement dans leurs étoiles ou forcées de migrer dans les profondeurs de leurs systèmes stellaires, se déplaçant dans des mondes nouvellement habitables avec la chaleur des géantes rouges en progression. D’ici cinq milliards d’années, les mondes extérieurs gelés de notre système solaire pourraient être alimentés par le soleil, même lorsque ses planètes intérieures sont consommées.

Le Dr Soares Furtado a déclaré que l’ingestion est « le destin de Mercure et de Vénus dans notre système solaire, si vous accélérez l’horloge et regardez ce qui arrive au soleil ». « Vous avez Jupiter, Saturne et Uranus tous assis dans une belle zone habitable » tout à la fois, a-t-elle ajouté.

Avec les nouveaux télescopes, a-t-elle dit, les scientifiques auront « plus d’aperçus de ces étapes ultérieures ».