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Des planètes habitables autour des naines blanches ?

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Quatre-vingt dix-sept pour cent des étoiles de la Voie lactée finiront leur vie sous forme de naines blanches, des étoiles dont la taille est proche de celle de la Terre. Un astrophysicien américain pense que des exoterres habitables pourraient exister autour de ces cadavres stellaires constituant 5 % des étoiles de la Galaxie. Leur détection serait simple et rapide.

Le diagramme de la zone d'habitabilité en bleu pour une naine blanche. Horizontalement, la distance en unités astronomique UA et la période orbitale d'un exoplanète en heure. La ligne en tirets à gauche indique la limite de Roche. Plus à gauche, la planète est détruite par les forces de marée. L'autre ligne à droite indique que la planète ne restera pas suffisamment longtemps habitable (

Lorsqu'une étoile ne dépasse pas les 8 à 10 masses solaires, son destin n'est pas de finir en explosant sous la forme d'une supernova. Après être passée par le stade de géante rouge et avoir expulsé une partie de ses couches externes, elle finira généralement sous la forme d'un astre pesant de 0,5 à 0,7 fois la masse du Soleil mais dont le diamètre est de l'ordre de celui de la Terre. Initialement très chaude, les réactions nucléaires ayant conduit à la fusion de l'hydrogène en hélium et souvent de l'hélium en carbone et oxygène ne s'y produisent plus. Seule ce qu'on appelle la pression de dégénérescence des électrons relativistes constituant cet astre s'oppose alors à son effondrement gravitationnel. Il entame alors un long processus de refroidissement qui peut durer plus de 1030 années.

On ne penserait pas à chercher des exoplanètes autour d'une telle étoile et encore moins des exoplanètes habitables. C'est pourtant cette possibilité qu'a étudié un astrophysicien de l'Université de Washington à Seattle, Eric Agol. On le connaît entre autres pour ses travaux sur les vents supersoniques des exoplanètes.

Un transit planétaire visible au sol avec un télescope de 1 mètre

L'idée n'est pas absurde en première analyse. En effet, une exoplanète de la taille de la Terre produirait pour nous une belle éclipse d'une naine blanche puisque leurs tailles sont comparables. Un télescope de 1 mètre au sol serait donc suffisant pour détecter une telle exoplanète par la méthode du transit planétaire.

De plus, comme ces étoiles sont moins brillantes que le Soleil, leur zone d'habitabilité, celle où l'eau peut rester liquide à la surface d'une planète, doit correspondre à des distances très proches de l'étoile hôte. Il en résulte qu'une exoterre devrait boucler son orbite de nombreuses fois pendant une année terrestre, permettant de vérifier rapidement que l'on a bien affaire à un transit planétaire périodique et pas à un autre phénomène astrophysique.


Pourquoi peut-on croire que la vie existe ailleurs dans l'univers ? La réponse de Hubert Reeves. © Groupe ECP, www.dubigbangauvivant.com/Youtube

Toutefois, pour qu'une exoplanète se trouve dans la zone d'habitabilité d'une naine blanche suffisamment longtemps pour devenir habitable et que la vie s'y développe, elle doit remplir plusieurs conditions. Les calculs montrent qu'il faut que la température de l'étoile soit comprise entre 3.000 et 9.000 kelvins, c'est-à-dire comparable à la température du Soleil de 5.780 kelvins. L'étoile pourra alors paraître aussi chaude et lumineuse que le Soleil pendant environ 3 milliards d'années pour d'éventuels formes de vie sur l'exoplanète.

Il apparaît cependant une difficulté. Une naine blanche satisfaisant à ce critère serait dix mille fois moins lumineuse que le Soleil ce qui nécessiterait que l'exoterre soit cent fois plus proche que notre propre planète par rapport au Soleil. Dans le cas d'une naine blanche commune de 0.6 fois la masse du Soleil, cela conduit à une période orbitale comprise entre 4 et 32 heures pour une exoplanète dans la zone d'habitabilité.

Un problème avec l'apport d'eau

Or, il ne faut pas oublier qu'avant de devenir une naine blanche, une étoile comme le Soleil passera par un stade de géante rouge à l'instar de ce que l'on peut observer avec l'étoile S Ori. La dilatation de ses couches supérieures englobera donc automatiquement dans une fournaise à plusieurs milliers de degrés des planètes situées à ces distances. On peut espérer tout de même que certaines exoplanètes situées à des distances plus lointaines survivront, c'est ce que semble nous démontrer les observations concernant V391 Pegasi b. Mais il faudrait qu'elles migrent en direction de leur soleil.

En tout état de cause, il reste un problème redoutable. Quelles seraient les sources d'eau liquide pour une telle planète ? Selon Agol, un bombardement cométaire pourrait apporter le précieux liquide. On connaît le cas de la nébuleuse de l'Helix entourant une naine blanche où des collisions avec des comètes semblent bel et bien se produire, suite probablement aux perturbations chaotiques subies par le nuage cométaire entourant l'étoile à la suite de sa phase géante rouge.

Environ 15.000 naines blanches se trouvent à moins de 300 années-lumière de nous, il devrait donc être facile de détecter au moins quelques exoplanètes. Si elles sont dans la zone d'habitabilité, cela pourrait avoir d'intéressantes conséquences pour l'exobiologie, étant donné que l'analyse des atmosphères de ces exoplanètes devrait être plus aisée que dans le cas d'exoterres en orbite autour d'étoiles de type solaire. Les conclusions que l'on pourrait en tirer pour Seti seraient sans doute elles-aussi intéressantes.

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