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Les nains blancs portent les cadavres écrasés des planètes dans leurs atmosphères

Les astronomes recherchent les os de planètes mortes à l’intérieur des cadavres d’étoiles mortes – et ils viennent peut-être d’en trouver.

Dans un article publié le 11 février dans la revue Astronomie de la nature, une équipe de chercheurs a décrit comment ils utilisaient les données du satellite spatial Gaia pour scruter les atmosphères de quatre nains blancs – les enveloppes cristallines et ratatinées d’étoiles autrefois massives qui brûlaient à travers tout leur carburant. Tourbillonnant parmi la soupe chaude d’hydrogène et d’hélium entourant ces étoiles, l’équipe a détecté des traces claires de lithium, de sodium et de potassium – des métaux qui sont abondants dans les croûtes planétaires – dans le rapport précis qu’elles s’attendent à trouver à l’intérieur d’une planète rocheuse.

« En comparant tous ces éléments ensemble à différents types de matériaux planétaires dans le système solaire, nous avons constaté que la composition était nettement différente de tous les types de matériaux sauf un: la croûte continentale », auteur principal de l’étude Mark Hollands, astrophysicien à l’Université de Warwick en Angleterre, a déclaré à 45Secondes.fr dans un e-mail.

Selon Hollands et ses collègues, la présence de ces métaux croustillants suggère que chacune des vieilles étoiles fanées qu’ils ont analysées s’est peut-être une fois assise au centre d’un système solaire pas si différent du nôtre; puis, dans leurs éons mourants, ces étoiles ont déchiré leur système solaire en lambeaux et englouti les restes.

Notre système solaire peut lui aussi partager ce destin.

Quand les étoiles meurent

Pendant des milliards d’années, des étoiles dont la masse est comprise entre environ un dixième et huit fois la masse du soleil brûlent à travers leur combustible nucléaire. Lorsque cela se produit, ces vieilles étoiles perdent leurs couches extérieures enflammées et se ratatinent en un noyau chaud, blanc et compact qui contient une demi-masse solaire en une boule pas plus large que la Terre – une naine blanche.

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Ces boules d’énergie fumantes ont une attraction gravitationnelle extrêmement forte et sont incroyablement chaudes et brillantes – au début. Mais plus une naine blanche vieillit, plus elle devient froide et terne, et plus les longueurs d’onde de lumière deviennent visibles dans son atmosphère. En étudiant ces longueurs d’onde, les scientifiques peuvent calculer la composition élémentaire de l’atmosphère de cette étoile.

La plupart des atmosphères naines blanches sont dominées soit par l’hydrogène soit par l’hélium, ont déclaré les chercheurs, mais elles peuvent être «polluées» par d’autres éléments si la gravité intense de l’étoile morte attire du matériel de l’espace qui l’entoure. Si une naine blanche aspire les morceaux d’une planète brisée, par exemple, alors « tous les éléments de l’objet détruit peuvent libérer leur propre lumière, donnant une empreinte spectrale que les astronomes peuvent potentiellement repérer », a déclaré Hollands.

Dans leur nouvel article, Hollands et ses collègues ont ciblé quatre vieilles naines blanches à moins de 130 années-lumière de la Terre, pour voir si leurs atmosphères portaient des traces de restes planétaires. Chaque étoile morte avait entre 5 et 10 milliards d’années et était suffisamment froide pour que les astronomes détectent les longueurs d’onde de la lumière émise par les éléments métalliques qui brillaient hors de leurs atmosphères sombres.

Dans les quatre vieilles étoiles, les chercheurs ont détecté une combinaison de lithium et d’autres métaux qui correspondait étroitement à la composition des débris planétaires. Une étoile, dont l’équipe a capté une vue particulièrement claire, contenait des métaux dans son atmosphère qui « correspondaient presque parfaitement à la croûte continentale de la Terre », a déclaré Hollands.

Pour les chercheurs, il n’y a qu’une seule explication logique: les vieilles naines blanches détiennent encore les restes fumants des planètes mêmes sur lesquelles elles ont jadis éclairé leur lumière. Pour se retrouver dans l’atmosphère d’une naine blanche, ces restes planétaires ont dû être attirés par la gravité intense de l’étoile il y a des millions d’années, après que l’étoile ait terminé son passage en tant que géante rouge et largué ses couches extérieures de gaz dans l’espace, a déclaré Hollands.

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Toutes les planètes proches de l’étoile auraient été effacées pendant la phase géante rouge (tout comme Mercure, Vénus et peut-être la Terre seront englouties par notre soleil dans ses derniers jours), mais toutes les planètes qui ont survécu assez longtemps pour voir leur soleil devenir un la naine blanche verrait également la gravité de leur système solaire se détraquer.

« Une fois la phase géante rouge terminée et le soleil devenu une naine blanche, les orbites planétaires peuvent devenir plus chaotiques car le soleil nain blanc n’a que la moitié de sa masse antérieure et les planètes sont maintenant plus éloignées », a déclaré Hollands.

Cette perturbation gravitationnelle augmente le risque de collisions planétaires, a-t-il ajouté, qui pourraient remplir le système solaire de restes brisés et rocheux de mondes morts. Les planètes plus grandes du système solaire externe (comme Jupiter, par exemple) pourraient alors exercer leur propre gravité puissante pour envoyer ces restes voler hors de leur orbite; certains d’entre eux pourraient se retrouver suffisamment près du soleil nain blanc pour être aspirés et fusionnés.

Bien que quelque chose de ce genre semble s’être produit autour des quatre naines blanches étudiées par Hollands et ses collègues, personne ne peut deviner si la Terre connaîtra un jour un destin similaire. Selon le co-auteur de l’étude Boris Gaensicke, également professeur à l’Université de Warwick, il est probable que notre planète soit engloutie pendant la phase géante rouge du soleil, ne laissant aucun élément à détecter par les astronomes extraterrestres.

Cependant, cela ne signifie pas que ces télescopes extraterrestres viendront les mains vides.

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« Je ne parierais pas sur ces astronomes extraterrestres qui détectent le lithium de tous les Teslas défunts dans la naine blanche solaire », a déclaré Gaensicke à 45Secondes.fr. « Mais, il y a de fortes chances qu’ils puissent voir des astéroïdes, des comètes, des lunes ou même Mars engloutis. »

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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