Sciences

Des étoiles polluées par des débris planétaires

ActualitéClassé sous :Astronomie , Géantes rouges , naines blanches

Pourquoi les étoiles de la catégorie des naines blanches qui hébergent un système planétaire présentent-elles un enrichissement en fer de leur surface, et pas les étoiles géantes ? Suivant les astronomes, la cause de cette énigme ne serait pas à rechercher dans leur structure interne, mais bien dans la pollution de leur environnement !

Taille comparée de la zone convectrice (orange) par rapport au noyau (blanc) d'une géante rouge (à droite) par rapport à une étoile de type solaire (à gauche). Crédit ESO.

En effet, les chercheurs estiment aujourd'hui que les débris planétaires qui tombent en permanence à la surface de ces étoiles sont responsables de cette "pollution", mais que celle-ci apparaît nettement moins dans le cas des étoiles de masse importante car elle est alors fortement diluée, tandis qu'elle se discerne beaucoup mieux dans les cas des plus petits objets stellaires, comme les naines blanches.

Depuis quelques années, il était en effet apparu que les exoplanètes apparaissaient essentiellement autour d'étoiles riches en fer. Restait à déterminer si cette caractéristique, quantifiée du simple au double selon les cas, résultait de la présence de planètes ou bien s'il fallait y voir une raison de la formation de ces dernières. En quelque sorte, le problème de la poule et de l'œuf transposé à l'univers...

Dans la première hypothèse, cette présence de fer proviendrait ainsi de débris planétaires et se retrouverait essentiellement en surface, tandis que dans le second, les mouvements de convection et le brassage permanent de la matière stellaire le répartiraient de façon homogène dans tout l'astre.

Sur la base de ce raisonnement logique et pour tenter d'expliquer cette anomalie, les astronomes se sont tournés vers les géantes rouges, des étoiles beaucoup plus âgées que notre Soleil qui ont complètement épuisé leur réserve d'hydrogène et qui sont devenues beaucoup plus volumineuses et plus froides. Et en examinant quatorze d'entre elles choisies pour la présence d'exoplanètes, les chercheurs ont constaté une distribution en fer différente de celle des autres étoiles.

Tout est affaire de proportion…

"Nous nous sommes aperçus que ces étoiles évoluées ne sont pas enrichies en métaux, même quand elles abritent des planètes", déclare Luca Pasquini, astronome à l'ESO (European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere), ajoutant que la différence de teneur en fer constatée dans les étoiles se trouvant au centre d'un système planétaire semble s'atténuer lorsqu'elles prennent de l'âge et se mettent à gonfler.

Les astronomes penchent ainsi pour une explication très simple, basée sur la taille de la zone convectrice des étoiles, c'est-à-dire de la partie de l'astre où tout le gaz est entièrement brassé, mélangé. Dans notre Soleil, cette zone convectrice représente environ 2% de la masse totale, mais elle est 35 fois plus importante dans une géante rouge, ce qui a évidemment pour effet de diluer 35 fois plus la matière polluante qui y tombe. Artie Hatzes, co-auteur de l'étude et directeur du Thüringer Landessternwarte Tautenburg (Allemagne) où certaines des données ont été obtenues, penche aussi pour cette solution qui attribue l'enrichissement en fer de ces étoiles à la pollution de leurs atmosphères.

A l'époque ou ces étoiles étaient encore entourées d'un disque protoplanétaire, les matériaux les plus lourds composant celui-ci, dont une partie des métaux, seraient tombés sur l'astre central et en auraient enrichi les couches externes, polluant de ce fait sa surface. Si cet excès est demeuré en surface dans le cas du Soleil et des étoiles de moindre masse, il s'est trouvé fortement dilué dans les géantes rouges du fait de l'augmentation de volume de leur zone convectrice. Bien que quantitativement identique, cette présence est donc moins apparente. CQFD.

Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités chaque jour.

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !

Cela vous intéressera aussi