Illustration du système Kepler-16b. © Nasa, JPL-Caltech, T. Pyle

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Les planètes comme Tatooine peuvent être habitables

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Combien de Tatooine dans notre Galaxie ? Des centaines de milliers probablement mais une planète qui ressemble à la Terre et graviterait autour de deux soleils, comme celle de la saga Star Wars, pourrait-elle être habitable ? Deux chercheurs, qui ont mené des simulations, estiment que oui, c'est possible. Les astronomes vont donc pouvoir traquer les biosignatures dans ces mondes dignes de la science-fiction.

  • Des simulations montrent qu’une planète de taille équivalente à la Terre en orbite autour d’une étoile double peut être habitable.
  • L’habitabilité est plus probable près des limites intérieures de la zone d’habitabilité. Le climat y serait plus stable.
  • Au contraire, près du bord extérieur de cette zone, la surface serait soumise à d’importantes variations de températures.

Depuis la découverte de plusieurs cas de géantes gazeuses autour d’étoiles doubles, les astronomes se demandent si des planètes comparables à Tatooine, habitables donc, et avec deux soleils, peuvent exister dans la Galaxie. Il existe certainement des mondes rocheux de tailles voisines de celle de la Terre parmi les nombreux systèmes binaires qui peuplent la Voie lactée. Les étoiles en couple, en effet, sont plus nombreuses que les célibataires comme le Soleil.

Comme nous l'évoquions d'ailleurs récemment dans l'article ci-dessous, une planète rocheuse en train de naître a peut-être été débusquée autour d'un tel couple. Mais, étant donné les conditions particulières engendrées par la présence de deux soleils, des planètes d'un système double peuvent-elles être habitables ? Oui, répondent Max Popp et Siegfried Eggl (le premier, chercheur à l'université de Princeton et à l'Institut Max Planck, le second, postdoc à Caltech).

Des Tatooine humides ou glaciales

Pour répondre à ces questions, les deux scientifiques ont modélisé un monde couvert d'eau de taille équivalente au nôtre et gravitant dans un système qui serait une copie conforme de celui de Kepler 35. Dans la réalité, celui-ci possède une planète géante huit fois plus grande que la Terre, Kepler 35b (sa période orbitale est de 131,5 jours terrestres).

Ils l'ont négligée et ajouté autour des deux étoiles Kepler 35 A et B, un peu moins brillantes que notre Soleil, une Terre 2.0 où l'année dure entre 341 et 380 jours. Les auteurs de cette étude publiée dans Nature Communications rappellent qu'autour de ces deux grandes masses, les orbites ne sont pas circulaires, ce qui n'est pas sans compliquer les calculs de l'énergie reçue par la planète...

Voici à quoi pourrait ressembler une planète semblable à la Terre dans le système double Kepler 35. © Nasa, JPL-Caltech

Au sein de la zone habitable — en d'autres termes, la région tempérée du système —, tout indique qu'il ne ferait pas bon vivre dans ses marges externes. Notamment du fait des trop petites quantités de vapeur d'eau dans l'atmosphère, entraînant des variations de température importantes au cours de l'année.

« C'est analogue à la façon dont, sur Terre, dans les climats arides comme les déserts, nous subissons d'énormes variations de température entre le jour et la nuit, a expliqué le jeune chercheur. La quantité d'eau dans l'air fait une grande différence. »

Cela vaut la peine de cibler les systèmes d’étoiles doubles

En revanche, plus près des limites internes de cette zone habitable, les températures en surface peuvent être plus constantes selon le modèle, sans variations brutales tout au long de l'année. Cette fois, la quantité de vapeur d'eau semble pouvoir rester durablement élevée dans l'atmosphère et offrir ainsi des conditions plus propices à la vie telle que nous la connaissons. Au-delà, en s'approchant encore plus des deux étoiles, l'effet de serre deviendrait trop important. Ce monde deviendrait alors semblable à Vénus, une Terre qui, chez nous, « a mal tourné »...

Enfin, les auteurs ont relevé que d'après leurs simulations, cette planète couverte d'eau aurait moins de nuages comparativement à la Terre. En somme, le ciel y très souvent dégagé, ce qui offrirait à ses possibles habitants le spectacle fréquent de couchers de deux soleils.

Puisque « la recherche de planètes potentiellement habitables nécessite beaucoup d'efforts, il est donc bon de savoir à l'avance où regarder », conclut Siegfried Eggl. Avec ces travaux, « nous montrons que cela vaut la peine de cibler les systèmes d'étoiles doubles ».

Pour en savoir plus

Une planète comme la Terre en train de naître autour d'une étoile double ?

Article de Xavier Demeersman publié le 03/03/2017

La naine blanche SDSS 1557 semble avoir un petit compagnon. C'est donc une étoile double. Autre surprise : plusieurs indices suggèrent qu'une ou des planètes rocheuses sont en train de s'y former. Elles auraient deux soleils dans leur ciel, comme la Tatooine de Star Wars.

Existe-t-il dans la galaxie, des planètes où il serait possible d'assister à des couchers de deux soleils ? La réponse est oui. La découverte de la première exoplanète en orbite autour d’une étoile double avait beaucoup surpris les astronomes, il y a une dizaine d'années. En effet, comment cela se passe-t-il pour ces mondes qui sont tiraillés par les forces gravitationnelles de leurs deux étoiles ? À quoi ressemblent-ils ? Jusqu'à présent, les planètes découvertes dans ces environnements sont des géantes gazeuses (peut-être entourées de lunes). Jamais encore de rocheuses...

Une équipe de chercheurs vient de signer dans la revue Nature Astronomy un article sur leurs observations de possible(s) planète(s) tellurique(s) en gestation dans un système binaire situé à 1.000 années-lumière de la Terre. En d'autres termes, la célèbre Tatooine, imaginée il y a 40 ans par George Lucas dans la saga Star Wars, peut exister ailleurs que dans la science-fiction...

Certes, pas encore dans le système SDSS 1557 qu'ils ont étudié mais il est permis en tout cas de penser qu'ailleurs — rappelons que plus de la moitié des étoiles de la Voie lactée sont doubles —, des planètes (ou des lunes) autour de deux soleils puissent être habitables...

Coucher de deux soleils sur Tatooine, la planète où a grandi Luke Skywalker. © Lucasfilm

Beaucoup de poussières autour de SDSS 1557

Le professeur Jay Farihi, de l'University College London, et son équipe ne s'attendaient pas à cette découverte. Au départ, ils pensaient observer une naine blanche voilée par des nuages de poussière comme les astronomes en connaissent des milliers d'autres. Puis, petit à petit, ils se sont aperçu que l'astre, cœur ardent d'un ancien soleil, avait un compagnon, froid et plus pâle : une naine brune. Elle se cachait bien, raconte Steven Parsons, de l'université de Valparaiso et université de Sheffield, « jusqu'à ce qu'on regarde avec le bon instrument ». Et là, sa présence s'est trahie par le subtil effet gravitationnel sur sa voisine.

Pour leurs recherches, les astronomes ont chaussé comme lunettes deux grands télescopes basés au Chili : Gemini South et le VLT, tous deux équipés d'instruments qui permettent de disséquer la lumière des astres observés. Pour le système binaire SDSS 1557, ils ont pu identifier divers matériaux qui les entourent. Et pour une fois, surprise, cet anneau ne semble pas fait de poussières glacées riches en carbone mais, et c'est inédit dans ces circonstances, à des restes d'astéroïdes riches en métaux, notamment en magnésium et en silicium.

Autant d'indices qui invitent à penser que ces blocs, à l'instar de ceux qui ont survécu dans notre Système solaire (notamment dans la ceinture d'astéroïdes), sont impliqués dans la formation de planètes. Cela démontrerait donc que des astéroïdes peuvent se former dans cet environnement troublé que l'on pourrait croire défavorable. « Nous voyons des signatures claires d'assemblages de planètes rocheuses via de grands astéroïdes qui se sont formés, déclare l'auteur principal de l'étude. Cela nous aide à comprendre comment les exoplanètes rocheuses sont fabriquées dans les systèmes d'étoiles doubles. »

Pour les chercheurs, l'équivalent d'un astéroïde de 4 km de long, réduit en miettes, plonge actuellement (enfin, c'était il y a 1.000 ans) dans la naine blanche. « Tous les métaux que nous voyons [...] auront disparu dans quelques semaines, à l'intérieur, commente le coauteur Boris Gänsicke, de l'université de Warwick. À moins que les débris coulent continuellement sur l'étoile. » Pour en avoir le cœur net et mieux comprendre ce qui se trame là-bas, des observations avec le télescope spatial Hubble sont d'ores et déjà programmées.

Jusqu'à présent, les chercheurs n'ont détecté que des planètes géantes autour d’étoiles doubles. Si des planètes rocheuses sont en train de se former autour de SDSS 1557, cela signifierait qu'ailleurs, d'autres sont déjà achevées... Alors, combien y a-t-il de Tatooine dans notre Galaxie ?

Interview : comment fonctionne l'optique adaptative ?  Lorsque l’on scrute le ciel avec un télescope optique, la turbulence atmosphérique déforme les images qui nous parviennent. Pour contrer le problème, l’une des solutions est d’envoyer le télescope dans l’espace. L’autre, plus simple, est d’utiliser l'optique adaptative. Dans le cadre de sa série de vidéos Questions d’experts, sur la physique et l’astrophysique, l’éditeur De Boeck a interrogé Olivier Pujol, maître de conférence à l’université de Lille, sur cette optique surprenante.